聚集誘導發(fā)光細菌混合仿生機器人用于多模式光療診斷和免疫治療新進展

近日，廣州醫(yī)科大學藥學院李瑩教授聯(lián)合香港中文大學（深圳）醫(yī)學院唐本忠教授和清華大學臨床醫(yī)學院李國新教授在研究聚集誘導發(fā)光細菌雜交仿生機器人用于結(jié)腸癌的多模態(tài)光療診斷和免疫治療取得了新進展。相關研究成果已經(jīng)發(fā)表在國際權威期刊《Nautre Communications》（IF=14.7、一區(qū)期刊）上。

惡性腫瘤嚴重威脅人類健康，是全球主要死亡原因之一。傳統(tǒng)治療方法如手術、化療和放療在療效、副作用和患者預后方面存在諸多挑戰(zhàn)，亟需更有效的治療策略。光療作為一種非侵入性方法，對健康組織影響極小且僅作用于照射區(qū)域，符合精準醫(yī)療的原則。近年來，光動力療法（PDT）和光熱療法（PTT）因其在克服傳統(tǒng)治療局限性方面的潛力而備受關注，兩者的協(xié)同作用更顯示出巨大的潛力。然而，不同成分組合的復雜性會導致協(xié)同治療過程復雜且耗時，還可能增加體內(nèi)毒性副作用。在此背景下，開發(fā)能在單一激發(fā)波長下實現(xiàn) PDT 與 PTT 的多功能單組分治療劑成為迫切需求，而聚集誘導發(fā)光分子（AIEgen）恰好能夠在近紅外二區(qū)（NIR-II）實現(xiàn)深層組織的 PDT 和 PTT 協(xié)同治療。

細菌介導的癌癥治療作為一種極具前景的生物治療策略，因其天然具備靶向腫瘤的能力而備受關注，它們能在腫瘤組織中選擇性積累，從而實現(xiàn)精準治療。然而，細菌療法受限于劑量依賴性毒性及精確劑量控制的需求，這可能影響治療效果，導致僅依靠細菌單藥抑制腫瘤往往難以達到預期療效。因此，將AIEgen與細菌結(jié)合使用提供了一種有希望的解決方案：該策略通過增強腫瘤靶向性、實現(xiàn)治療劑的可控釋放，在提高癌癥治療效果的同時，可減少副作用。

在本研究中，研究團隊開發(fā)了一種創(chuàng)新的“AIEgen細菌混合仿生機器人”（EcN@INX-2），該機器人通過整合AIEgen與大腸桿菌Nissle1917（EcN），實現(xiàn)了多模式光療效果。其中，INX-2是研究團隊新開發(fā)的AIEgen，具有AIE特性、NIR吸收、NIR-II發(fā)射以及顯著的光熱和光聲特性。而EcN以其抗菌特性、腸道微生物群調(diào)控能力和兼性厭氧特性而著稱，其作為Mutaflor®藥物的核心成分，已被用于治療炎癥性腸病和胃腸道腫瘤。

研究團隊首先對仿生機器人開展體外表征，測試其理化性質(zhì)、吸收發(fā)射光譜、光熱轉(zhuǎn)換能力、產(chǎn)生活性氧的能力及活性氧種類。在細胞和組織層面，研究人員證明了仿生機器人的細胞穿透性，及其對癌細胞和癌組織的殺傷能力。在活體層面，研究人員通過NIR-I熒光成像、NIR-II熒光成像、超聲成像和光熱成像，驗證該仿生機器人可聚集到腫瘤部位。在激光照射下，腫瘤組織的溫度也會上升并保持穩(wěn)定。最后，研究人員利用該仿生機器人對活體腫瘤進行治療，成功抑制了腫瘤生長。在抗腫瘤機制研究中，研究人員通過流式細胞分選和免疫染色技術分析腫瘤組織內(nèi)的免疫細胞，結(jié)果表明EcN@INX-2 聯(lián)合激光照射（EcN@INX-2 + L）可有效刺激抗腫瘤免疫應答，增強陽性免疫應答細胞的存在，最終抑制腫瘤生長。

在本文中，為了觀測仿生機器人能否聚集在腫瘤處，研究團隊使用廣州博鷺騰的AniView Phoenix 全光譜動物活體成像系統(tǒng)對小鼠進行NIR-II的熒光成像。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41467-025-57533-y