第一作者：Pei Pei

通讯作者：Kai Yang

通讯单位：苏州大学

研究内容： 

肿瘤患者的死亡往往是由肿瘤转移引起的，而不是原发肿瘤。 因此，如何实现实肿瘤治疗和抑制肿瘤转移是临床治疗领域的一个关键问题。鉴于患者肿瘤的复杂性、异质性和转移性，临床上通常采用联合治疗。 内放射性同位素治疗已成为当今原发性肿瘤不可缺少的治疗策略。然而，内放射性同位素治疗对远处肿瘤或自发转移性肿瘤的疗效并不理想。 在此，本文研究人员通过谷胱甘肽与放射性核素之间的简单螯合作用设计了放射性核素标记的谷胱甘肽修饰的金纳米团簇(锝-99m标记金纳米团簇(^99mTc@Au NCs)和镥-177标记的金纳米团簇(¹⁷⁷Lu@Au NCs))。这种放射性核素标记的金纳米团簇不仅可以增强内放射性同位素治疗的治疗，而且可以通过激活树突状细胞(DCs)来诱导抗肿瘤免疫。本研究为肿瘤放射免疫治疗提供了一种新途径，同时也为临床自发转移性肿瘤的治疗提供了新思路。

要点一： 

该研究开发的可代谢、低毒的放射性核素标记的Au NCs将为基于肾透明金纳米颗粒的癌症诊断和治疗提供新的策略。 我们的研究采用了一种新颖便捷的螯合方法来开发具有高放射标记稳定性的^99mTc@Au NCs和¹⁷⁷Lu@Au NCs。 值得注意的是，放射性核素标记的Au NCs不仅赋予非治疗性^99mTc治疗功能，而且提高了治疗性¹⁷⁷Lu的体内外疗效。此外，这种内放射性同位素治疗可以引起一些免疫反应。 联合αPD-L1阻断剂可明显抑制远处肿瘤，并可产生长期免疫记忆效应。 特别是，为了模拟真实发生在人类身上的癌症，我们的实验首次引入了具有自发性乳房肿瘤的转基因小鼠。 通过¹⁷⁷Lu@Au NCs + αPD-L1阻断放射免疫治疗，可有效抑制自发和转移性肿瘤，显著延长转基因小鼠的生存期。

要点二：

总之，设计的这种放射免疫治疗策略不仅可以为实体肿瘤提供有效的内放射性同位素治疗，而且可以有效地消除远处肿瘤。 特别是转基因晚期癌症小鼠的生活质量和寿命也得到了很好的证明。 在临床转化方面，我们的策略可能有潜力用于多种实体肿瘤的介入治疗，如乳腺癌、结肠癌和前列腺癌。 此外，该方法可为自发性转移的晚期肿瘤患者提供更多的机会和时间。

图1： ^99mTc@Au NCs和¹⁷⁷Lu@Au NCs的体外内放射性同位素治疗。 a)不同浓度GSH-Au NCs的细胞毒性。 b)不同剂量的游离^99mTc、游离¹⁷⁷Lu、^99mTc@Au NCs和¹⁷⁷Lu@Au NCs处理4T1细胞24 h后的相对存活率。c) ^99mTc@Au NCs破坏肿瘤细胞的自敏效应。 d)不同剂量游离^99mTc、游离¹⁷⁷Lu、^99mTc@Au NCs和¹⁷⁷Lu@Au NCs处理4T1细胞的结肠培养试验。 e)不同处理(Control, GSH-Au NCs, free ^99mTc, free ¹⁷⁷Lu, ^99mTc@Au NCs和¹⁷⁷Lu@Au NCs) 24 h后4T1细胞的γ-H2AX荧光图像(蓝色:DAPI，红色:γ-H2AX)。

图2: 基于^99mTc@Au NCs和¹⁷⁷Lu@Au NCs的体内生物分布和内放射性同位素治疗。 a)注射^99mTc@Au NCs和¹⁷⁷Lu@Au NCs后4T1荷瘤小鼠的SPECT/CT图像。 b) ^99mTc, ^99mTc@Au NCs在注射后24 h小鼠体内的生物分布。 误差线代表的意思是南达科他州±。(n = 3)。c)治疗后小鼠的肿瘤生长曲线GSH-Au NCs (注射), ^99mTc@Au NCs (200µCi),免费177路(75µCi), ^99mTc@Au NCs (400µCi), ¹⁷⁷Lu@Au NCs (增长值,200µCi), ^99mTc@Au NCs (电脑,200µCi)或¹⁷⁷Lu@Au NCs (75µCi)。 d)收集各组治疗后14 d的平均肿瘤重量。 e)第一次治疗后3天采集的小鼠H&E和TUNEL染色的肿瘤切片显微图。 

图3：放射免疫治疗的免疫记忆效应(CT26肿瘤模型)。 a) ¹⁷⁷Lu@Au NCs (i.t)加αPD-L1的免疫记忆效应示意图。 b)和c)第一批手术切除、手术+ αPD-L1和¹⁷⁷Lu@Au NCs (i.t) + αPD-L1的小鼠在再攻瘤实验中40天后的肿瘤生长(b)和生存曲线(c)。 d)在继发性肿瘤小鼠再挑战前的第40天，定量分析脾脏CD3+细胞上CD8+效应记忆T细胞(TEM)的比例。 e)在继发性肿瘤小鼠再挑战前，从小鼠分离40天后的血清中TNF-α和IFN-γ水平。 误差条代表平均值±s.d. (n = 5)。

图4： 转FVB/NJGpt-Tg(MMTV-PyMT)/Gpt转基因小鼠放射免疫治疗自发性和转移性乳腺癌。 a)局部内放射性同位素治疗加αPD-L1抑制自发性和转移性肿瘤生长示意图。 b) ¹⁷⁷Lu@Au NCs (i.t.) + αPDL1处理的转基因小鼠的生存曲线。 c)处理23天后转基因小鼠18f -氟脱氧葡萄糖(FDG) PET/CT图像。 d)具有代表性的流式细胞仪图显示不同组转基因小鼠治疗30天后实体瘤中不同类型的T细胞。 e)肿瘤浸润CD8+杀伤T细胞在转基因小鼠CD3+细胞中的比例。 误差条代表平均值±s.d. (n = 5)。

参考文献

P. Pei, W. Shen, H. Zhou, Y. Sun, J. Zhong, T. Liu, K. Yang, Radionuclide labeled gold nanoclusters boost effective anti-tumor immunity for augmented radio-immunotherapy of cancer, Nano Today, 38 (2021) 101144.