中國科學(xué)院院士、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院學(xué)部委員施劍林：如何將納米催化醫(yī)學(xué)用于腫瘤治療

每經(jīng)記者 梁宏亮    每經(jīng)實(shí)習(xí)記者 溫雅蘭    每經(jīng)編輯 張凌霄    

納米材料是一個物理概念，催化反應(yīng)是一種化學(xué)作用，而腫瘤是一個醫(yī)學(xué)難題。

正常人在日常生活中每天都會產(chǎn)生很多癌細(xì)胞，這些癌細(xì)胞都是單個的癌細(xì)胞，免疫系統(tǒng)可以識別去除掉。一旦變成一個團(tuán)簇，到某處定植，腫瘤就會產(chǎn)生。

那么，納米催化醫(yī)學(xué)是什么？如何將納米技術(shù)和化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域？

納米催化醫(yī)學(xué)能在腫瘤治療領(lǐng)域發(fā)揮怎樣的作用？

“我們正在考慮使用納米技術(shù)、材料，特別是一些人很不屑一顧的無機(jī)材料，看能不能在醫(yī)療領(lǐng)域，特別是在腫瘤治療領(lǐng)域里面發(fā)揮作用。”中國科學(xué)院院士，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院學(xué)部委員，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員施劍林，在“創(chuàng)·在上海”大中小企業(yè)融通科創(chuàng)論壇暨“無科創(chuàng) 無未來”復(fù)旦管院科創(chuàng)走進(jìn)嘉定活動現(xiàn)場說道。

基于氧調(diào)控的納米催化醫(yī)學(xué)

納米醫(yī)學(xué)，就是將納米技術(shù)、納米材料用到醫(yī)學(xué)里面，把藥做成納米級別，提高藥物的生物利用率。

“比如說把藥物包含在材料里面做靶向的藥輸，來提高藥效，減少毒副作用等等。也可以把材料作為一種造影劑，用在磁共振、CT等。還可以把材料用在多功能多模式協(xié)同治療、影像導(dǎo)航的疾病治療。”施劍林說，“自二十余年前，納米醫(yī)學(xué)的概念誕生出來之后，進(jìn)步是非常顯著的，基礎(chǔ)研究成果非常多，但是臨床的挑戰(zhàn)依舊存在，也就是說還沒有真正在臨床上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。”

于是，在納米醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)上，施劍林團(tuán)隊(duì)首次提出了納米催化醫(yī)學(xué)的概念。

施劍林表示，納米催化醫(yī)學(xué)理論上可以解決藥物的毒副作用問題——通過將無毒、低毒的材料輸送至腫瘤的病灶部位，并響應(yīng)腫瘤的微環(huán)境，然后瘤內(nèi)原位發(fā)生催化反應(yīng)，產(chǎn)生癌細(xì)胞毒性物種，來達(dá)到疾病治療的目的。在此過程中，材料到了正常器官，比如肝臟、腎臟，也不會產(chǎn)生毒副作用。

施劍林介紹：“這個過程怎么實(shí)現(xiàn)？我們的策略是氧調(diào)控。我們不是生物和醫(yī)學(xué)出身，對很多生物的內(nèi)容不是特別熟悉和了解，但是我們熟悉簡單的分子，比如說氧。我們通過活性氧調(diào)控做疾病治療，在腫瘤里面原位產(chǎn)生活性氧，基于活性氧來調(diào)控腫瘤的微環(huán)境。”

“納米催化，原來是用于腫瘤治療，但其實(shí)不僅可以治療腫瘤，對于其他的疾病也可以運(yùn)用納米催化來解決，比如說炎癥。因此，我們把這個概念拓展為納米催化醫(yī)學(xué)，這是中國人自己提出的一個新的概念，希望在這個領(lǐng)域內(nèi)能夠引領(lǐng)這方面的研究。”

納米催化腫瘤解聚取得突破

眾所周知，化療作為一種腫瘤治療方法，在起到緩解病情的作用的同時，也存在療效低，毒副作用特別強(qiáng)，容易產(chǎn)生耐藥性，容易轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)等缺點(diǎn)。

施劍林介紹，腫瘤治療的方法要反其道而行之，不是消除腫瘤，而是在腫瘤里面原位產(chǎn)生ROS，從而提高腫瘤治療效率，在這個過程中不會在其他部位產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而生成ROS，不會對其他組織產(chǎn)生影響。

“我們在納米催化的基礎(chǔ)上，發(fā)展了更新的策略。我們不僅不使用化療藥物，同時在治療過程中也希望它不產(chǎn)生有毒藥物，甚至對某些腫瘤我們的材料不要進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。我們只是通過灌注的方式，通過一些特殊的過程實(shí)現(xiàn)腫瘤治療。”施劍林說，“如果能實(shí)現(xiàn)不讓活性氧產(chǎn)生，甚至我們的材料不進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，從理論上講這是一個完全安全可靠的腫瘤治療方法。”

到目前為止，納米催化腫瘤解聚治療已經(jīng)取得一定突破并在臨床實(shí)驗(yàn)成功。

腫瘤解聚是將已經(jīng)定植的腫瘤團(tuán)簇，或者長成的一個瘤子，通過解聚單個癌細(xì)胞，使其在血液循環(huán)里就可以去除。“但是對一些具體的腫瘤，比如說腸癌、膀胱癌，解聚之后，隨著小便、大便排出體外，沒有必要?dú)⑺兰?xì)胞，只是解聚，排出體外以后問題就解決了。它的原理就是破壞腫瘤細(xì)胞之間連接的鈣黏蛋白。”

2022年7月12日，世界上首個通過納米催化解聚癌細(xì)胞治療直腸癌的手術(shù)取得了成功。“這個患者是直腸癌，經(jīng)過手術(shù)復(fù)發(fā)，醫(yī)生認(rèn)為不好做第二次手術(shù)，用我們的材料進(jìn)行灌注治療，做了六次，清除率60%以上，我們認(rèn)為清除率是有70%-80%。我們可以通過CT看到，灌注之后大部分瘤子已經(jīng)被去除，隨著灌注次數(shù)的增加，清除的效率也會增加。我們當(dāng)時還擔(dān)心患者出血，結(jié)果通過對病人各項(xiàng)生命體征的檢驗(yàn)，我們沒有發(fā)現(xiàn)任何異常，在過程中也沒有出血。”施劍林介紹道。

除了對腫瘤的治療，納米催化醫(yī)學(xué)的抗氧化作用，也能通過化學(xué)反應(yīng)來消除骨細(xì)胞中的酸性，同時促成骨，逆轉(zhuǎn)免疫微環(huán)境，從而達(dá)到逆轉(zhuǎn)骨質(zhì)疏松的目的。

“納米催化免疫治療通過激活免疫系統(tǒng)，是一個未來的發(fā)展方向，目前在實(shí)驗(yàn)室正在加緊部署，通過納米催化，通過免疫治療，來實(shí)現(xiàn)腫瘤的治療。關(guān)于納米催化腫瘤解聚，我們認(rèn)為未來很有可能在臨床上獲得應(yīng)用，我們現(xiàn)在也在做轉(zhuǎn)化，希望我們在成功的1%里面。”

封面圖片來源：每經(jīng)記者 許立波 攝