可激活型伴随诊疗纳米平台用于双模态成像引导的焦亡驱动协同癌症治疗

针对传统伴随诊断(CDx)无法实时监测癌症进展和治疗反应的局限，研究人员开发了基于双模态成像的伴随诊疗(CTx)纳米平台LET-Cl@GOx。该平台整合可激活光声(PA)/荧光(FL)成像，通过pH响应实现诊断精准化和治疗实时反馈，同时展示级联放大的光热/饥饿协同疗法。研究证实其通过Caspase-3/GSDME通路触发焦亡，显著增强肿瘤治疗效果，为智能可编程CTx平台开发提供新思路。

　　

癌症精准医疗面临的关键挑战在于传统伴随诊断(CDx)技术难以实现治疗过程的实时动态监测。现有体外诊断方法虽能检测生物标志物，但无法反映活体内分子事件的动态变化；而常规光热治疗(PTT)则受限于肿瘤异质性导致的pH差异和热耐受性。针对这些瓶颈，上海交通大学的研究团队在《Bioactive Materials》发表创新成果，开发了一种基于三重闭环逻辑的可激活型伴随诊疗(CTx)纳米平台。

研究巧妙设计LET-Cl@GOx纳米系统，通过将葡萄糖氧化酶(GOx)与pH激活近红外染料(LET-Cl)组装，实现肿瘤微环境(TME)酸度响应的诊疗一体化。当纳米颗粒在酸性TME中降解时，不仅触发PA/FL双模态成像信号增强，还能通过GOx催化消耗葡萄糖并产生活性氧(ROS)，形成"酸度增强成像-饥饿疗法-光热治疗"的级联放大回路。更巧妙的是，光热效应反过来促进GOx活性，而葡萄糖耗竭导致的ATP减少又抑制热休克蛋白(HSP70)表达，从而打破肿瘤的热抵抗屏障。

关键技术包括：1) 分子对接模拟验证LET-Cl与GOx结合位点；2) Seahorse能量代谢分析仪检测细胞外酸化率(ECAR)和氧消耗率(OCR)；3) 多光谱PA成像动态监测肿瘤氧饱和度(sO₂)；4) 激光散斑对比成像(LSCI)评估肿瘤血管变化；5) 使用A549肺癌细胞构建的裸鼠移植瘤模型进行疗效验证。

2.1. LET-Cl@GOx的合成与表征

通过疏水作用将LET-Cl(结合能-8.1 kcal mol^-1)与GOx组装成粒径100.8 nm的纳米颗粒。TEM显示其在pH 5.0时解离释放，SDS-PAGE证实GOx结构完整性。酶活实验显示LET-Cl@GOx保持催化活性但速率减缓，有利于降低体内毒性。

2.2. 体外pH激活与GOx增强的成像性能

酸性条件下(pH 5.0)，LET-Cl@GOx在808 nm处吸收增强1.68倍，PA信号提升2.2倍。加入葡萄糖后，GOx催化使溶液pH从7.4降至5.8，驱动PA/FL信号持续增强，与温度变化呈现显著相关性(Pearson系数>0.9)。

2.3. 体外协同治疗效果

3D肿瘤球模型显示纳米颗粒可穿透60 μm深度。流式检测显示LET-Cl@GOx联合激光使细胞凋亡率达65.3%，显著高于单疗法组。JC-1染色显示线粒体膜电位下降2.67倍，高内涵分析显示细胞迁移速度降低83%。

2.4. 协同治疗机制

Seahorse分析揭示LET-Cl@GOx(+)组糖酵解能力和最大呼吸容量分别降低6.15倍和3.46倍。Western blot显示BAX/Bcl-2比例上调，caspase-3激活导致GSDME剪切，LDH释放量增加4.8倍，证实焦亡发生。

2.5. 体内多尺度成像

瘤内注射后120分钟，PA信号增强2.2倍，FL强度提升1.7倍。静脉给药12小时后，多光谱PA显示肿瘤sO₂从45.65%降至25.19%，LSCI证实血管网络破坏。

2.6. 体内协同疗效

在A549移植瘤模型中，LET-Cl@GOx联合激光使肿瘤温度升高27.12°C，14天内完全抑制肿瘤生长。免疫荧光显示HSP70下调而cleaved caspase-3表达上调，H&E染色显示广泛核固缩。

这项研究构建了首个三重闭环放大的智能诊疗系统，通过实时成像反馈精确控制治疗时间窗。其创新性体现在：1) PA/FL信号与治疗效果直接关联，实现"诊疗监控-反馈优化"闭环；2) 焦亡机制增强免疫原性死亡，为联合免疫治疗奠定基础；3) 使用临床批准组分(GOx)简化转化路径。该工作为下一代精准肿瘤诊疗提供了范式转换的新策略。