Adv Sci:厦门大学张国君团队制备新型自组装多功能纳米探针用于乳腺癌手术诊断及放疗

2023-02-07 iNature iNature 发表于上海

保乳手术(BCS)是早期乳腺癌的主要治疗方法。然而,由于缺乏评估BCS病变边缘切除效果的有效方法,由阳性边缘引起的局部复发问题仍有待于进一步解决。

保乳手术(BCS)是早期乳腺癌的主要治疗方法。然而,由于缺乏评估BCS病变边缘切除效果的有效方法,由阳性边缘引起的局部复发问题仍有待于进一步解决。因此,放射治疗(RT)是晚期乳腺癌患者的常见疗法。然而,虽然RT还可以保护正常组织并增强肿瘤瘤床剂量以改善治疗效果,但放射增敏剂尚无法满足当前的临床需求。

2023年1月31日,厦门大学张国君团队在Advanced Science 在线发表题为“Novel Self-Assembled Multifunctional Nanoprobes for Second-Near-Infrared-Fluorescence-Image-Guided Breast Cancer Surgery and Enhanced Radiotherapy Efficacy”的研究论文,该研究合成了一种新型多功能自组装纳米探针(NP):钆(Gd)-二乙烯三胺五乙酸-人血清白蛋白(HSA)@吲哚菁绿-贝伐单抗(NPs-Bev),以提高荧光图像引导BCS和RT的疗效。

 第二近红外NPs的荧光影像引导准确区分了小鼠的良性和恶性乳腺组织,改善了荷瘤小鼠的完全切除效果。此外,NPs靶向肿瘤在X射线放射治疗下诱导更多活性氧产生,不仅增加了RT敏感性,也进一步抑制了小鼠的肿瘤恶化。有趣的是,由HAS、磁共振造影剂和贝伐珠单抗靶向血管生长因子A构成的自组装NPs-Bev是临床安全的试剂,在体外和体内实验中均表现出明显安全性。因此,新型自组装NPs为治疗乳腺癌提供了一个优良的精准治疗平台。

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手术切缘无肿瘤组织是保乳手术(BCS)预后的关键所在,因为阴性切缘可有效减少局部肿瘤复发和远处转移,从而优化患者的临床结果。然而,术中肿瘤切缘识别主要依赖于触诊和目视检查,因而敏感性较差,具体来说,大约20~40%的患者需进一步手术或最终接受乳房切除。而乳房切除术则会增加并发症风险,可能延迟系统性治疗并增加治疗成本和医疗保健负担。此外,X射线、磁共振成像(MRI)和计算机断层扫描(CT)等传统成像方法应用于术中切缘评估仍面临一定挑战,其敏感性和特异性通常有限,且难以在手术室中应用。因此,临床中迫切需要一种实时、特定的模式来评估边缘。
近年来,第二近红外(NIR-II)窗口(1000–1700nm)荧光成像因其高肿瘤背景比和深层组织渗透,已成为精确图像引导肿瘤手术的有效策略。迄今为止,已开发出量子点、稀土掺杂纳米颗粒、单壁碳纳米管和有机染料等NIR-II造影剂,但其尚未被批准用于临床。此外,临床批准的吲哚菁绿(ICG)产生的峰外NIR-II发射光谱较长,在峰外区域具有高量子产率(QY),且高于大多数无机NIR-II纳米探针。
放射治疗(RT)是一种广泛用于局部晚期乳腺癌的癌症治疗方式。然而,临床放疗效果有限能够且损失正常组织,副作用较强。因此,为有效克服上述缺陷,必须选择性地增加肿瘤区域的RT剂量,以提高治疗效果并减少相关副作用。由于钆(Gd)的高原子序数(Z = 64)和高强度X射线照射下的显著康普顿散射效应,其表现出剂量依赖性的RT效果增强。因此,能够开发出具备生物安全性的Gd纳米敏化剂,并将其应用于晚期乳腺癌患者的放疗。
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GdDTPA-HSA@ICG-贝伐珠单抗(NPs-Bev)制备及应用示意图(摘自Advanced Science 
分子影像引导显著提高了癌症治疗的疗效,其不仅可以精确定位肿瘤,还能促进体内治疗药物的持续富集。研究学者对分子影像引导进行癌症治疗的关注推动了多功能药物的开发,当前已报道了氧化铁纳米颗粒、金纳米颗粒和基于过渡金属二硫化物的纳米颗粒等多种无机纳米复合材料。然而,大多数纳米颗粒的生物稳定性、生物相容性和制备可行性尚不能满足临床要求。
该研究将经FDA临床批准的NIR染料ICG整合到GdDTPA-人血清白蛋白(HSA)@ICG纳米颗粒上,其含有甘草次酸修饰的Gd-二乙烯三胺五乙酸(Gd-DTPA),以建立多功能纳米试剂GdDTPA-HSA@ICG-贝伐珠单抗(NPs-Bev),用于磁共振成像、荧光成像和放射治疗,NPs-Bev在NIR-II成像下的肿瘤背景比>6,无复发生存率显著提高(p = 0.0085)。此外,探针弛豫率得到改善,并用于乳腺肿块的术前诊断和RT敏化。该纳米平台具有以下优点:1)具有高度生物相容性和优异的成像及治疗能力;2)T1对比度和NIR-II荧光特性显著增强,实现精确成像和手术引导;3)体内稳定性良好且易于构建。该研究首次开发出一种高生物相容性和高度可行治疗试剂,有望成为乳腺癌精准治疗的多功能纳米平台。
 
参考消息:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202205294

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