当前，以大分子、无机纳米和杂化纳米等材料为主要载体的生物材料被广泛应用于肿瘤的诊断和治疗研究，并取得了显著的技术成就。然而，材料的医学转化对规模化生产和生物安全性都提出了十分严格的要求，这无疑成为各种生物材料由基础研究向临床转化的主要障碍。因此，如何设计和制备具有量产可行性、理想治疗效果和较高生物安全性的载药体系，是该领域亟待解决的重要问题。

图1 光照下的工程化微藻改善肿瘤乏氧微环境

  针对该难题，浙江大学转化医学院周民团队进行了系统研究，研发了一系列可量产、生物活性材料为基础的新型载药体系。该研究利用自然界微藻材料为基础，通过表面修饰、药物装载以及外部磁场引导等多种方式，通过调节肿瘤组织微环境和药物控释来提高肿瘤治疗效果。相关工作相继发表在Adv Funct Mater 2020 30, 1910395, Small 2020, 16, 2000819, Sci Adv 2020, 6, aba5996 等期刊上。

  微藻是一种存在自然界中可进行光合作用的单细胞微生物，在生物燃料、食品、保健品等领域均有广泛应用。近日，浙江大学医学附属第二医院/转化医学研究院周民团队与孙毅团队合作，在工程化活性微藻的体内癌症治疗应用上取得新进展，在Science旗下综合性期刊《Science Advances》在线发表题为“Engineered algae: a novel oxygen-generating system for effective treatment of hypoxic cancer”的研究论文。

图2 工程化微藻的程序治疗示意图和形貌表征

  本研究经过工程化改造的活性微藻可以输送到低氧肿瘤区域，以增加局部氧气水平并使抗性癌细胞对放射治疗和光动力治疗重新获得敏感性。通过微藻介导的光合作在肿瘤原位产生氧气可显着改善肿瘤的低氧环境，从而提高了放射治疗的功效。同时微藻释放的叶绿素在激光激发下产生活性氧，进一步赋予光敏作用并增强肿瘤细胞的凋亡。因此，将产生氧气的微藻生物体系与放射疗法和光动力疗法相继结合，有可能创建一种新的癌症治疗策略。综上，本研究揭示了一种利用光合作用治疗肿瘤的新方法，并为藻类增强放射疗法和光动力疗法的未来发展提供了新的概念。在此基础上，建立以天然生物活性微藻为基础的恶性肿瘤的新型治疗方案，并探索其在临床转化的可行性，提供一种新型的肿瘤治疗材料研发技术。

图3 工程化微藻程序性治疗乏氧肿瘤的分子通路

  浙江大学转化医学研究院周民团队博士生/浙江大学附属第二医院眼科中心助理研究员乔越、浙江大学转化医学研究院孙毅团队博士生杨非、周民团队硕士生谢婷婷为论文共同第一作者。浙江大学转化医学研究院/浙江大学附属第二医院周民研究员和浙江大学转化医学研究院孙毅教授为论文的共同通讯作者。浙江大学转化医学研究院吕志民教授为论文的共同作者之一。研究工作得到了浙江大学眼科中心、恶性肿瘤预警与干预教育部重点实验室、现代光学仪器国家重点实验室的大力支持，该研究也得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、浙江省重点研发计划专项等项目资助。

  论文网址：https://advances.sciencemag.org/content/6/21/eaba5996

  课题组主页：https://person.zju.edu.cn/mi