放射医学与辐射防护国家重点实验室史海斌教授课题组与苏州大学附属第二医院范国华教授合作在酶控siRNA药物递送克服肿瘤乏氧抗肿瘤光动力治疗方面取得新进展，相关成果以“Furin Enzyme-Responsive siRNA Delivery System for Efficient Anti-Hypoxia Assisted Cancer Photodynamic Therapy”为题于7月6日在线发表在国际知名杂志CCS. Chemistry.上，论文链接：https://www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.023.202302777。

传统基因干扰疗法（RNAi）通过沉默靶基因的表达被证明是一种非常有前途的治疗癌症和其它疾病的手段。然而由于其存在递送效率低、稳定性差、基因沉默效率不高、系统毒性大等问题，严重制约了其更广泛的临床应用。因此，发展高效稳定的siRNA递送系统对于实现肿瘤等重大疾病的精准诊治意义重大。由于多肽分子具有合成简单、免疫原性低、生物相容性好、亲和力高和成本低等特点，是一种极具潜力的siRNA 递送载体。此外，改善肿瘤乏氧微环境是提升肿瘤治疗敏感性的有效途径。故研发精准高效的Hif-1α siRNA肿瘤递送系统面临着较大的挑战。

在前期工作中，史海斌课题组在智能响应性肿瘤诊疗策略研究方面开展了大量工作（Angew. Chem. Int. Ed., 2023, e202218969；Nat. Commun., 2022, 13, 1685；J. Am. Chem. Soc., 2022, 144, 23061；Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 23805；J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 21502；J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 3265；Adv. Mater.,2017, 29, 1604894）。在最新研究进展中，针对上述难题，苏州大学苏州医学院史海斌教授与苏州大学附属第二医院范国华教授等合作以RVRRKC多肽为骨架，通过共价键将P18和DOTA-Gd引入，构建了可与Hif-1α siRNA自组装形成尺寸约为220 nm纳米颗粒的siRNA递送载体RVRR-P18-Gd。该系统主要由三部分组成：正电性的弗林酶多肽底物 Arg-Val-Arg-Arg (RVRR)用于吸附siRNA，螯合Gd (III) 的DOTA用于磁共振成像，和红紫素18 (P18)为光敏剂。首先，RVRR-P18-Gd分子通过静电吸附与Hif-1α siRNA在缓冲液中自组装成稳定的纳米颗粒，有效提高siRNA的体内稳定性并延长了其循环周期。然后，肿瘤过表达弗林蛋白酶调控Hif-1α siRNA在肿瘤区域选择性释放，抑制癌细胞中Hif-1α的表达，增强其光动力治疗的敏感性，实现对小鼠HCT116肿瘤生长的有效抑制。该研究工作发展了一种抗乏氧肿瘤光动力治疗的普适性方法，为实现肿瘤精准诊疗提供了有用方案。

图1.弗林蛋白酶介导的Hif-1α siRNA肿瘤精准递送用于抗乏氧肿瘤光动力治疗

首先，将RVRR@Hif-1α siRNA与弗林蛋白酶共孵育，发现纳米药物在6小时后逐渐解组装成小尺寸的纳米颗粒 (～25 nm)，同时伴随着弗林蛋白酶浓度依赖的Hif-1α siRNA缓释，表明该体系可用于Furin介导的Hif-1α siRNA药物可控递送，这为后续开展体内外肿瘤治疗研究奠定了基础。随后我们在细胞层面利用RVRR@Hif-1α siRNA开展了siRNA的递送与肿瘤治疗研究，通过活（绿色）死（红色）细胞染色和MTT实验，证实RVRR@Hif-1α siRNA具有优异的杀死癌细胞能力。由于Hif-1α siRNA肿瘤细胞的选择性释放使结肠癌细胞中Hif-1α 蛋白的表达水平大幅下调，同时引起了下游肿瘤干细胞指标 CD133的明显降低，这些实验结果直接证实了降低肿瘤乏氧微环境可有效提高肿瘤细胞治疗的敏感性。进一步构建了小鼠皮下HCT116肿瘤模型，通过尾静脉注射RVRR@Hif-1α siRNA，结合光动力治疗，开展了活体结直肠癌肿瘤的成像与治疗研究。研究结果显示，大部分小鼠的肿瘤得到有效治愈。总之，本工作研发了一种集肿瘤成像与治疗一体化的新型酶控siRNA 递送系统，显著增强了肿瘤的光动力治疗敏感性，实现了结直肠癌肿瘤的精准高效光动力治疗。该研究不仅发展了一种肿瘤基因递送新方法，还为增强肿瘤治疗敏感性进而提升治疗效率提供了有效工具。

本论文第一作者为苏州大学已毕业博士研究生现在德克萨斯大学西南医学中心从事博士后研究的叶舒岳。放射医学与辐射防护国家重点实验室史海斌教授和苏州大学附属第二医院范国华教授为本论文的通讯作者，苏州大学为该论文第一单位。该工作得到国家自然科学基金重大研究计划、国家自然科学基金面上及放射医学与辐射防护国家重点实验室开放课题等项目的共同资助。