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  當前，以大分子、無機納米和雜化納米等材料為主要載體的生物材料被廣泛應用于腫瘤的診斷和治療研究，并取得了顯著的技術(shù)成就。然而，材料的醫(yī)學轉(zhuǎn)化對規(guī)模化生產(chǎn)和生物安全性都提出了十分嚴格的要求，這無疑成為各種生物材料由基礎(chǔ)研究向臨床轉(zhuǎn)化的主要障礙。因此，如何設(shè)計和制備具有量產(chǎn)可行性、理想治療效果和較高生物安全性的載藥體系，是該領(lǐng)域亟待解決的重要問題。

圖1 光照下的工程化微藻改善腫瘤乏氧微環(huán)境

  針對該難題，浙江大學轉(zhuǎn)化醫(yī)學院周民團隊進行了系統(tǒng)研究，研發(fā)了一系列可量產(chǎn)、生物活性材料為基礎(chǔ)的新型載藥體系。該研究利用自然界微藻材料為基礎(chǔ)，通過表面修飾、藥物裝載以及外部磁場引導等多種方式，通過調(diào)節(jié)腫瘤組織微環(huán)境和藥物控釋來提高腫瘤治療效果。相關(guān)工作相繼發(fā)表在Adv Funct Mater 2020 30, 1910395, Small 2020, 16, 2000819, Sci Adv 2020, 6, aba5996 等期刊上。

  微藻是一種存在自然界中可進行光合作用的單細胞微生物，在生物燃料、食品、保健品等領(lǐng)域均有廣泛應用。近日，浙江大學醫(yī)學附屬第二醫(yī)院/轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究院周民團隊與孫毅團隊合作，在工程化活性微藻的體內(nèi)癌癥治療應用上取得新進展，在Science旗下綜合性期刊《Science Advances》在線發(fā)表題為“Engineered algae: a novel oxygen-generating system for effective treatment of hypoxic cancer”的研究論文。

圖2 工程化微藻的程序治療示意圖和形貌表征

  本研究經(jīng)過工程化改造的活性微藻可以輸送到低氧腫瘤區(qū)域，以增加局部氧氣水平并使抗性癌細胞對放射治療和光動力治療重新獲得敏感性。通過微藻介導的光合作在腫瘤原位產(chǎn)生氧氣可顯著改善腫瘤的低氧環(huán)境，從而提高了放射治療的功效。同時微藻釋放的葉綠素在激光激發(fā)下產(chǎn)生活性氧，進一步賦予光敏作用并增強腫瘤細胞的凋亡。因此，將產(chǎn)生氧氣的微藻生物體系與放射療法和光動力療法相繼結(jié)合，有可能創(chuàng)建一種新的癌癥治療策略。綜上，本研究揭示了一種利用光合作用治療腫瘤的新方法，并為藻類增強放射療法和光動力療法的未來發(fā)展提供了新的概念。在此基礎(chǔ)上，建立以天然生物活性微藻為基礎(chǔ)的惡性腫瘤的新型治療方案，并探索其在臨床轉(zhuǎn)化的可行性，提供一種新型的腫瘤治療材料研發(fā)技術(shù)。

圖3 工程化微藻程序性治療乏氧腫瘤的分子通路

  浙江大學轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究院周民團隊博士生/浙江大學附屬第二醫(yī)院眼科中心助理研究員喬越、浙江大學轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究院孫毅團隊博士生楊非、周民團隊碩士生謝婷婷為論文共同第一作者。浙江大學轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究院/浙江大學附屬第二醫(yī)院周民研究員和浙江大學轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究院孫毅教授為論文的共同通訊作者。浙江大學轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究院呂志民教授為論文的共同作者之一。研究工作得到了浙江大學眼科中心、惡性腫瘤預警與干預教育部重點實驗室、現(xiàn)代光學儀器國家重點實驗室的大力支持，該研究也得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國博士后科學基金、浙江省重點研發(fā)計劃專項等項目資助。

  論文網(wǎng)址：https://advances.sciencemag.org/content/6/21/eaba5996

  課題組主頁：https://person.zju.edu.cn/mi