肿瘤的发生和抗肿瘤效率与肿瘤细胞的DNA自我修复和复制能力密切相关。近距离放射治疗是临床精准治疗癌症的一种有效疗法，具有精确定位、高效摧毁肿瘤、减少正常组织损伤等突出优点，会引起肿瘤细胞产生严重的DNA损伤，从而达到杀伤肿瘤细胞的目的。然而， DNA自我修复特性、肿瘤乏氧诱导产生的辐射抵抗以及放射性物质在体内的不均匀分布一直是限制近距离放射治疗效果的重要因素。
图1 可注射多功能复合水凝胶肿瘤协同治疗肿瘤在DNA水平的潜在机制
鉴于此，刘鉴峰教授团队开发了一种可注射多功能复合水凝胶(131I-Hydrogel /DOX/GNPs aggregates)，通过光热-化疗及近距离放射治疗三重联合治疗来破坏DNA功能从而抑制肿瘤生长。以同位素标记的mPEG-P(Tyr)8 水凝胶为基础，同时负载金纳米聚集体（GNPs aggregates）和化疗药DOX。GNPs aggregates作为放射增敏剂和光热敏化剂可在水凝胶中均匀分布。首先通过增强近距离放射治疗引起DNA损伤。同时，GNPs aggregates引起温和的光热治疗，抑制受损DNA的自我修复，克服缺氧相关的放疗抵抗，实现协同治疗肿瘤。最后，将化疗药物DOX载于水凝胶中，实现局部持续释放，从而抑制DNA复制和增殖。因此，该多功能水凝胶平台可以破坏DNA的多种功能，包括增强DNA损伤，抑制DNA复制、和DNA修复。
实验结果表明，该多功能杂化水凝胶具有优异的光热和放射性标记稳定性、良好的生物相容性以及出色的荧光/光热/SPECT多模态成像性能。动物体内实验结果证明，局部注射杂化水凝胶后，显示出了优异的肿瘤杀伤效果，抑瘤率高达90%。H&E染色和免疫荧光实验结果表明多功能杂化水凝胶可以诱导肿瘤细胞的坏死和凋亡，显著抑制肿瘤细胞的增殖。本研究提供了一个高效的肿瘤三联协同治疗平台，并从DNA水平上深入探讨了协同抗肿瘤机制。此外，该三重联合治疗平台还可通过调整不同药物的用量，实现对不同患者的选择性、个性化治疗。
相关成果发表在Advanced Healthcare Materials（2021, 202101190）上。通讯作者为中国医学科学院放射医学研究所刘鉴峰教授，共同通讯作者为张玉民副教授与刘金剑副教授。论文第一作者为中国医学科学院放射医学研究所助理研究员张嘉敏。该工作得到了国家自然科学基金（82001963, 51703247）、北京协和医学院&中央高校基本科研业务费（3332020058）中央级公益性科研院所基本科研业务费(2018PT35031)及天津市杰出青年科学基金（18JCJQJC47300）等项目的支持。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adhm.202101190
