港中大毛传斌团队开发新型噬菌体纳米纤维，增强光动力治疗效果

港中大毛传斌团队开发新型噬菌体纳米纤维，增强光动力治疗效果

香港中文大学毛传斌教授团队在癌症治疗领域取得重要突破，开发出一种新型肿瘤靶向噬菌体纳米纤维，通过铂纳米酶增强光动力治疗效果。这一创新成果于2024年9月发表在国际著名学术期刊《Advanced Materials》上，为癌症治疗提供了新的思路和方法。

几乎在每一种实体瘤中都可以发现肿瘤缺氧现象，缺氧是肿瘤微环境中最典型的特征之一，在多种生理和病理过程中扮演着重要角色。肿瘤微环境的缺氧是由于异常肿瘤血管结构导致的氧气消耗增加与氧气供应不足之间的不平衡而产生。缺氧会降低肿瘤化疗，放疗和免疫治疗的敏感性，更为依赖氧气的肿瘤治疗方法如光动力疗法带来了巨大的挑战。在光动力疗法过程中，肿瘤内的氧气会被转化为活性氧并迅速消耗掉。另一方面，光动力疗法会导致血管系统的破坏，加剧氧气供应的不足。这两种过程都会导致更严重的缺氧，显著降低活性氧的产生，并影响光动力治疗的效果。

香港中文大学毛传斌教授团队通过引入fd丝状噬菌体和铂纳米酶来解决上述问题，相关成果于2024年9月发表在国际著名学术期刊Advanced Materials，题目为“Tumor-homing phage nanofibers for nanozyme-enhanced targeted breast cancer therapy”。毛传斌教授是噬菌体科学领域全球顶尖学者，曾先后当选为英国皇家化学会（RSC）会士、美国医学和生物工程院（AIMBE）会士、美国科学促进会（AAAS）会士、美国微生物科学院（AAM）会士、美国化学会（ACS）会士、美国生物医学工程学会（BMES）会士、美国化学会高分子材料科学与工程委员会（PMSE）会士和国际医学与生物工程院（IAMBE）会士。

图1. 基因工程化fd噬菌体为基础的铂纳米酶合成与靶向递送用于乳腺癌光动力治疗示意图。（a）fd噬菌体双展示；（b）双展示噬菌体诱导铂纳米酶合成；（c）光敏剂修饰后得到fd-AR-TN@PtNE/ICG；（d）将fd-AR-TN@PtNE/ICG注射到荷瘤小鼠体内进行光动力治疗；（e）fd-AR-TN@PtNE/ICG靶向MCF-7乳腺癌；（f）铂纳米酶催化过氧化氢分解产生氧气促进光动力治疗。

铂纳米酶（PtNE）具有良好的类过氧化氢酶活性，能够催化过氧化氢分解产生氧气，缓解肿瘤缺氧对光动力疗法造成的影响。首先将与铂纳米酶具有特异亲和作用的多肽TN展示在fd噬菌体的背部，MCF-7肿瘤靶向肽AR 展示在fd噬菌体的端部，获得双功能的噬菌体fd-AR-TN。利用噬菌体fd-AR-TN先在背部诱导PtNE的合成，由于噬菌体和TN多肽对PtNE合成的调控作用，合成的fd-AR-TN@PtNE具有比单纯的PtNE更好的催化活性和稳定性。接着，将ICG光敏剂修饰在噬菌体的表面，得到同时负载PtNE和ICG的fd-AR-TN@PtNE/ICG纳米纤维，用于乳腺癌治疗。在噬菌体上AR多肽对MCF-7肿瘤的归巢作用下，纳米纤维能够先靶向富集到肿瘤部位，然后在PtNE作用下缓解肿瘤缺氧，促进光动力治疗肿瘤的效果。

图2. 铂纳米酶包被的纳米纤维结构与类过氧化氢酶性能表征。fd-AR-TN@PtNE的X射线衍射（a）和X射线光电子能谱（b）分析；溶解氧曲线（c）和双氧水降解曲线（d）表征类过氧化氢酶活性；（e-f）双氧水降解循环曲线表征类过氧化氢酶稳定性；（g-h）DFT计算铂表面不同位置氧原子吸附能。

图3. 肿瘤靶向纳米纤维通过纳米酶增强的光动力疗法治疗MCF-7肿瘤。(a）动物实验过程；（b）各组小鼠的照片；（c）小鼠体重的变化；（d）肿瘤体积的变化；（e）各组肿瘤的质量；（f）各组肿瘤活性氧染色。

该论文的主要创新在于，利用基因工程化的丝状噬菌体为模板诱导铂纳米酶合成，并作为靶向递送载体将铂纳米酶和光敏剂药物运送到肿瘤部位，进行肿瘤治疗。丝状噬菌体的背部展示有亲和铂纳米酶的多肽，用作铂纳米酶形核的位点，同时噬菌体的端部展示有乳腺癌靶向肽，用于引导材料靶向富集至肿瘤部位。

原文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202403756

本文原文来自mbiosh.com