发光金纳米颗粒(Luminescent gold nanoparticles, L-AuNPs)是近年来备受关注的新型纳米发光材料，具有优异的理化性能和广泛的生物学应用潜能。中国科学院遗传与发育生物学研究所降雨强研究组在前期发展高效光化学合成策略的基础上（Advanced Composites and Hybrid Materials, 2024, 7:152; ZL2023117257708; CN202311839068.4），联合北京大学、海军军医大学第一附属医院（上海长海医院）及中国人民大学等科研单位，设计并构建了一种基于细胞膜靶向的L-AuNPs双光子光动力治疗（TP-PDT）纳米材料。该材料通过诱导细胞焦亡（pyroptosis）和免疫原性细胞死亡（Immunogenic cell death, ICD），实现了对结直肠癌的高效原位治疗，有效抑制了肿瘤的肝转移和复发，为实体肿瘤的治疗提供了安全、高效的新策略。

    肿瘤复发与转移是癌症患者死亡的主要原因，约90%的患者最终因此而去世。肿瘤微环境中的酸性、免疫抑制等因素是治疗不彻底的关键挑战，而解除免疫抑制、激发机体的系统性抗肿瘤免疫反应是突破这一瓶颈的重要策略。然而，抗肿瘤免疫涉及抗原释放、递呈与免疫激活等多环节，单一治疗手段难以奏效。光动力治疗（PDT）利用光敏剂在激光照射下产生活性氧（ROS），从而杀伤癌细胞。近年来研究表明，通过特殊设计的光敏剂介导的PDT可诱导细胞焦亡，导致细胞裂解并释放炎症因子与肿瘤抗原，从而有效激发抗肿瘤免疫反应，显著增强抗肿瘤免疫效果。

    针对结直肠癌这一全球第三大常见恶性肿瘤及高复发转移的难题，研究团队开发了一种简便的光化学合成方法，制备了表面包被5-巯基-1,3,4-噻二唑-2-硫基乙酸（TMT）的发光金纳米颗粒（L-AuNP@TMT）。该材料表现出优异的细胞膜靶向能力和卓越的光动力治疗性能。在近红外双光子激光照射下，L-AuNP@TMT能够高效产生O₂^−•和¹O₂等活性氧ROS，高效杀伤肝癌、结直肠癌等多种癌细胞。体内动物实验显示，在小鼠结直肠癌模型中，L-AuNP@TMT在近红外照射下可诱导肿瘤细胞发生免疫原性细胞死亡和Caspase-3/GSDME介导的细胞焦亡，激活机体的抗肿瘤免疫反应，实现肿瘤的有效抑制。单次治疗使肿瘤完全消失率达到63%，且在长达6个月的随访期间未观察到肿瘤复发，显示出显著的免疫记忆效应。此外，L-AuNP@TMT主要通过尿液代谢排出，未见明显毒副作用，展现出良好的生物安全性。

    该研究发展的光动力免疫治疗（Photodynamic Immunotherapy, PDT-IT）是一种结合了光动力治疗和免疫治疗的新型癌症治疗方法，为癌症患者提供了更安全、高效的治疗选择。论文以“Hybrid Near-Infrared-Activated Luminescent Gold Nanoparticle Platform for Efficient Cancer Therapy”为题发表于Advanced Composites and Hybrid Materials（DOI:10.1007/s42114-024-01141-9）。该论文第一作者为中国科学院遗传发育所燕飞虹博士（已毕业）和李瑞渊博士生，及海军军医大学第一附属医院（上海长海医院）刘家信；共同通讯作者包括中国科学院遗传发育所降雨强研究员、韩荣成副研究员，海军军医大学第一附属医院（上海长海医院）刘智勇主诊医师，以及中国人民大学付立民教授。孟文翔研究员、鲍时来研究员及国家纳米科学中心赵潇研究员等为该研究提供了帮助。该研究同时得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导专项的资助。

图：基于新型发光金纳米颗粒的光动力免疫治疗原理示意图