分研院刘尽尧团队发表成果：三重光热细菌用于光声成像引导的肿瘤协同光热治疗

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近日，上海交通大学医学院分子医学研究院刘尽尧研究员团队在《ACS Nano》（IF=18.027）报道了由三种光敏剂集成的活体细菌药物及其在光声成像引导下的肿瘤协同光热疗法。该策略利用基因工程和表面修饰对细菌进行改造，将表达黑色素的细菌表面沉积吲哚菁绿和聚多巴胺纳米颗粒，实现了在单色辐照下的三重光敏效应。

该三重光热细菌能够在缺氧的肿瘤组织中充分渗透和定植，可使光敏剂在瘤内均匀分布，并延长其在肿瘤组织的驻留。激光照射后，光热细菌在安全剂量下可实现均匀的成像信号和有效的肿瘤热疗，达到了协同增强的抗肿瘤效果。该工作提出了一种制备下一代光敏剂的替代方案，并突出了三元光声/光热细菌在成像引导的肿瘤治疗中的前景。

光敏剂是成像和治疗的关键组成部分。为增强光敏剂作用，借助纳米制剂递送光敏剂已广泛应用于改善其水溶性、循环时间和生物相容性等。但由于存在多种生物屏障，纳米制剂在肿瘤部位的有效积累仍然困难，总体富集率低于1.4%。即使在局部注射的情况下，由于肿瘤内高间质液压力和密集的细胞外基质，光敏剂向远端肿瘤组织的扩散极低，导致肿瘤组织内分布不均匀，使得最终治疗效果非常有限。因此，开发更高效的光敏剂同时优化光敏剂的瘤内分布具有重要意义。

该研究发现，通过结合基因表达和表面修饰，可实现将单色辐射介导的三元光声和光热系统整合到大肠杆菌BL21中。由于结合的黑色素、吲哚菁绿和聚多巴胺纳米颗粒在808 nm处具有足够的吸收能力，集成的BL21在单色照射后能够产生稳定的三重光声和光热效应。此外，由于其乏氧靶向特性，获得的BL21在肿瘤部位表现出良好的渗透和定植，可在瘤内均匀分布，且滞留时间长。注射安全剂量后，可产生均匀的成像信号，并在激光照射下充分加热肿瘤。在结肠癌和乳腺癌荷瘤小鼠中，三元光敏组合BL21细菌在肿瘤消退和生存延长方面均有显著改善。本项工作开发了基于细菌的可用于成像引导治疗的创新光敏剂，并突出了三元光声/光热细菌在成像引导的肿瘤治疗中的前景。

分子医学研究院郭海燕博士后和曹浈萍副研究员为该论文第一作者，刘尽尧研究员、王露助理研究员和林思思助理研究员为该论文通讯作者。该工作得到第十四批国家海外高层次人才引进青年项目、科技部重点研发计划课题、国家自然科学基金委面上项目、国家自然科学基金委青年项目、上海市探索者计划等支持。

上海交通大学分子医学研究院由上海交通大学医学院依托附属仁济医院成立。院长由中国科学院院士、发展中国家科学院院士谭蔚泓教授担任。上海交通大学分子医学研究院致力于开创和引领分子医学等新兴学科领域和学术方向，探索从学术研究到形成知识产权和产业化生产的新途径，推进学科交叉融合的分子医学科学应用基础研究、转化医学研究。