近日，郑州大学基础医学院/中原纳米酶实验室阎锡蕴团队开发了一种具备肿瘤靶向性的“辅基-精氨酸”共组装纳米酶体系，用于在肿瘤微环境(TME)中自催化生成一氧化氮(NO)和氧气(O2)，克服缺氧并增强放射敏感性。相关工作以题为“A Self-Catalytic NO/O2 Gas-Releasing Nanozyme for Radiotherapy Sensitization through Vascular Normalization and Hypoxia Relief” 的论文发表在纳米医学领域顶级期刊《Advanced Materials》上。郑州大学基础医学院/中原纳米酶实验室阎锡蕴院士、江冰副教授和范克龙教授为本文的共同通讯作者，郑州大学基础医学院王淑雨博士生为本文的第一作者。
放射治疗(RT)是几乎所有类型癌症的基础治疗方法。它包括将电离辐射指向肿瘤组织，通过造成细胞损伤，特别是DNA损伤来摧毁癌细胞。这种相互作用产生自由电子、离子和自由基，如羟基自由基，造成严重的DNA损伤。然而，临床结果显示，相当比例的癌症患者表现出放射耐受，这大大降低了放疗的疗效。这种辐射抗性通常与肿瘤的缺氧微环境有关。因此，治疗肿瘤缺氧对放疗成功至关重要。
在该研究中，研究者将一氧化氮合酶(NOS)和过氧化氢酶(CAT)的辅基血红素、NO的供体即Fmoc修饰的精氨酸、Ru3+离子结合起来，设计合成了同时具备NOS和CAT酶活性的HRRu纳米酶。人重链铁蛋白(HFn)表面修饰提高了纳米酶(HRRu-HFn)对肿瘤组织的靶向能力。在TME中，纳米酶内的精氨酸策略性掺入可由内源性过氧化氢触发，自主释放O2和NO，从而提高NO和O2水平，使血管正常化并改善血液灌注，从而缓解缺氧。利用血红素固有的载氧能力，HRRu-HFn纳米酶也可以将O2直接输送到肿瘤部位。以食管鳞状细胞癌为肿瘤模型，研究揭示了NO和O2产生的协同功能，以及靶向递送，使HRRu-HFn纳米酶能够对抗肿瘤缺氧并增强放疗。这种基于HRRu-HFn纳米酶的方法有可能减少所需的辐射剂量，并最大限度地减少与传统放射治疗相关的副作用（图1）。
图1：HRRu-HFn纳米酶通过血管正常化和缺氧缓解放疗增敏
《Advanced Materials》是国际顶尖学术期刊，影响因子为29.4，该期刊发表的研究涵盖了从基础科学到应用科学的广泛领域，包括纳米技术、纳米医学等。特别是在纳米医学领域，该期刊发表了一系列具有重要影响的研究成果，为推动纳米医学的发展做出了显著贡献。
该研究得到了国家自然科学基金(No. 32000996、82122037、22367013)、中国博士后科学基金(No. 2020M682358)、中国博士后科学专项基金(No. 2020TQ0280)、日本东京大学医学科学研究所国际联合研究项目(No. 2020TQ0280)、江西省自然科学基金(No. 20212BAB213019)的资助，江西师范大学沈小美博士为该工作提供了理论计算支持。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202403921
