劉志博課題組報道钆中子俘獲反應驅動的“核動力治療”增強抗腫瘤免疫

近日，北京大學beat365應用化學系劉志博課題組在CCS Chemistry上發表題為“Gadolinium Neutron Capture Reaction-Induced Nucleodynamic Therapy Potentiates Antitumor Immunity”的研究論文（DOI: 10.31635/ccschem.023.202202488）。該工作利用157Gd(n, γ)反應激發 MOFs材料，在腫瘤内原位産生·OH和1O2等活性氧物種，殺傷腫瘤細胞并激活全身腫瘤免疫，為中子俘獲治療和放療增敏提供了新思路。

圖1 钆中子俘獲反應驅動的核動力治療示意圖

在活體内觸發核反應是引入内源電離輻射的直接方法。中子俘獲反應已被用于腫瘤的放射治療，157Gd是熱中子俘獲截面最高的穩定同位素之一，基于157Gd(n, γ)反應的钆中子俘獲治療（GdNCT）在放射免疫治療中具有較大的潛力。GdNCT通過157Gd(n, γ)反應産生俄歇電子、X射線、γ射線和内轉換電子等多種電離輻射殺傷腫瘤，其中高LET的俄歇電子是GdNCT 生物學效應的主要來源。但俄歇電子射程很短（< 50 nm），需要157Gd貼近DNA才能産生顯著的治療效果，細胞殺傷力不足阻礙了GdNCT 的臨床應用。

在該工作中，作者以 MOFs材料157Gd-TCPP為钆攜帶劑，将能量釋放體157Gd與能量吸收體卟啉分子通過配位鍵直接相連，利用157Gd(n, γ)反應産生的俄歇電子、X射線、γ射線和内轉換電子激發 MOFs材料，産生1O2和·OH等活性氧物種，殺傷腫瘤細胞并激活抗腫瘤免疫。實驗和計算結果表明，俄歇電子是激發卟啉分子産生1O2的主要輻射源，而X射線和γ射線主要引起水輻解産生·OH。細胞和動物實驗結果表明，·OH介導的DNA 損傷及1O2介導的脂質過氧化誘導腫瘤細胞免疫原性死亡，激活了腫瘤T 細胞的免疫反應。此外，該策略重塑了免疫抑制性腫瘤微環境，在與抗PD-L1 免疫療法相結合後，不僅能使小鼠腫瘤模型原發和遠端腫瘤幾乎完全消退，還能産生全身抗腫瘤免疫，有效抑制殘餘腫瘤的複發和轉移。綜上，該策略充分提高了GdNCR核反應能量的利用率，實現了中子俘獲治療和動力治療的協同疊加，為活體内的輻射激活及基于核反應的增強放療帶來了新的思路和解決途徑。

beat365官方网站段東斑博士、中國原子能科學研究院博士研究生韓祎、beat365官方网站博士研究生塗智宇為該文共同第一作者，beat365官方网站劉志博為通訊作者。北京凱佰特科技股份有限公司的劉彤總經理和張紫竹研究員對該工作亦有重要貢獻。該工作得到了國家自然科學基金委、科技部、北京市重點研發專題、beat365蘇南研究院、李革-趙甯生命科學青年研究基金、昌平實驗室、beat365、北大-清華生命科學聯合中心以及beat365分析測試中心的支持。