华中大罗亮/同济医院刘博联合团队ACS Nano：碳碘共轭高分子CT影像引导放疗增敏

放射治疗是临床局部治疗的主要方法，但仍面临着肿瘤放疗的敏感性和准确性有限的巨大挑战。近期，华中科技大学生命科学与技术学院罗亮团队的田斯丹、孟凡玲联合附属同济医院肿瘤科刘博，以一种碳碘共轭聚合物纳米纤维作为桥梁，巧妙地连接引导精确放疗的CT对比剂和提高肿瘤敏感性的放射增敏剂，从而促进肿瘤的按需放疗干预。该工作以“Carbon–Iodine Polydiacetylene Nanofibers for Image-Guided Radiotherapy and Tumor-Microenvironment-Enhanced Radiosensitization”为题发表在《ACS Nano》上。

放疗作为一种利用高能辐射有效杀伤肿瘤细胞的无创治疗方式，已成为恶性肿瘤临床治疗的重要手段，然而放疗过程中对正常组织的毒副作用成为了制约放疗临床应用的主要瓶颈。基于X射线计算机断层扫描(CT)等临床影像学方法的图像引导放疗(IGRT)可以通过更精确的放疗计划和辐射控制来显著改善辐射剂量在肿瘤病变区域的精确分布。另一方面，研究人员还致力于通过使用放射增敏剂使肿瘤细胞对辐射更敏感，从而提高辐射杀伤肿瘤效应的选择性。目前临床迫切需要一种理想的放射增敏剂，能够安全高效地提高放疗效果并减少毒副作用。

团队前期报道了一种高碘含量(84 wt %)的碳碘共轭聚合物（聚二碘二乙炔，PIDA)，可作为安全高效的CT对比剂引导精确辐射剂量计算和放疗中肿瘤实时定位(Nat. Commun. 2022, 13, 2625; ACS Nano 2023, 17, 3873)。在这项工作中，研究人员证明了PIDA纳米纤维作为CT追踪的碘基放疗增敏剂可用于肿瘤微环境（TME）增强的IGRT。PIDA纳米纤维在肿瘤边界内呈现快速选择性灌注，CT成像可精确勾画肿瘤。此外，TME响应性降解PIDA可控制释放游离碘，可作为肿瘤特异性的碘基放射增敏剂。基于PIDA增强CT成像的IGRT成功改善了辐射剂量分布，并且对放射耐受的肿瘤也具有较强的放射增敏作用。

图1. PIDA同时作为CT对比剂和放疗增敏剂的作用机理

受限于肿瘤包膜的PIDA纳米纤维具有聚集增强CT信号和延长滞留时间的特点，为CT图像引导放疗提供了精确的剂量分布计算和辐射传递。

图2. 基于瘤内分布的PIDA精准引导放疗

PIDA在提高放疗的定位准确性的同时，有效增加肿瘤对放疗的敏感度，改善了肿瘤的治疗效果且未引发治疗相关的毒性。

图3. PIDA提升辐射的ROS产生效率和放疗效果

华中科技大学生命学院博士后殷明明、附属同济医院消化内科博士生袁野和肿瘤科博士生黄勇彪为论文共同第一作者，同济医院刘博医生、生命学院田斯丹讲师和孟凡玲副教授为论文通讯作者。该研究得到了华中科技大学生命学院罗亮教授的指导和附属协和医院刘小明医生的支持，并受到国家自然科学基金和国家重点研发计划资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c12623