深圳大学Nature子刊：让癌症光学疗法更深一层

　　

生物通报道：对于口腔和皮肤上的肿瘤来说，光动力疗法（PDT）是一个有效的治疗方法，但这一技术并不适合对抗机体深处的癌症。现在深圳大学和纽约州立大学的研究者们开发了一种新的技术，可以使PDT到达此前难以接近的机体深处。

这项研究采用了近红外光，当这种光到达机体深处后，可被转变为可见光，激活光敏药物进而摧毁肿瘤。这一成果于五月十一日发表在Nature Photonics杂志上，文章的通讯作者是深圳大学光电工程学院的屈军乐教授和纽约州立大学水牛城分校的Paras Prasad教授。

“光动力疗法是一种已经投入使用的有效癌症疗法，而我们的技术将大大拓展这种疗法的应用，”文章的共同作者，纽约州立大学水牛城分校的副教授Tymish Ohulchanskyy说。

医生们已经用PDT治疗癌症几十年了。在这一策略中，光敏药物通过血液或局部注射到达肿瘤，当癌细胞吸收光敏药物之后，用可见光对相应位点进行照射，会使药物与氧发生反应生成活性氧，从而杀死肿瘤细胞。

不过，可见光无法穿透组织，限制了PDT疗法的应用。近红外光虽然能够深入组织，但无法有效激活药物。为了解决这一问题，一些研究者开始设计吸收近红外光的药物。不过这种方法受到了很大的限制，因为要使这种药物既稳定又高效非常难。（延伸阅读：Nature癌症综述：成像技术带来的革命）

这项研究中采用的是另一种策略，他们利用肿瘤外环境将近红外光调节到药物所需的波长。举例来说，结缔组织中的天然胶原蛋白能够与近红外光相互作用，将其转变为可见光。此外，细胞中的天然蛋白和脂质也可以与近红外光相互作用，将其变为可见光。

在此基础上，机体深处的肿瘤也能迎来可见光，令光敏药物激活使其对肿瘤展开攻击。

这一技术有很多好处，“PDT没有长期副作用，比手术的侵入性小，而且可以很精确的靶标癌细胞，” Paras Prasad教授说。研究者们已经为这一技术申请了专利。

作者简介：

屈军乐，博士，研究员，历任深圳大学光电工程学院院长助理、副院长，现任深圳大学光电工程学院院长，光电子器件与系统（教育部/广东省）重点实验室主任。1992年毕业于西安交通大学电子工程系，获工学学士学位；1995年和1998年在中国科学院西安光学精密机械研究所分别获得理学硕士和博士学位；2001年8月到2003年6月在美国印第安纳大学从事博士后研究；2003年7月回国至今在深圳大学光电工程学院工作。主要从事双光子激发荧光显微、荧光寿命成像和超分辨荧光显微技术及其生物医学应用研究工作。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

Photodynamic therapy by in situ nonlinear photon conversion

In photodynamic therapy, light is absorbed by a therapy agent (photosensitizer) to generate reactive oxygen, which then locally kills diseased cells. Here, we report a new form of photodynamic therapy in which nonlinear optical interactions of near-infrared laser radiation with a biological medium in situ produce light that falls within the absorption band of the photosensitizer. The use of near-infrared radiation, followed by upconversion to visible or ultraviolet light, provides deep tissue penetration, thus overcoming a major hurdle in treatment. By modelling and experiment, we demonstrate activation of a known photosensitizer, chlorin e6, by in situ nonlinear optical upconversion of near-infrared laser radiation using second-harmonic generation in collagen and four-wave mixing, including coherent anti-Stokes Raman scattering, produced by cellular biomolecules. The introduction of coherent anti-Stokes Raman scattering/four-wave mixing to photodynamic therapy in vitro increases the efficiency by a factor of two compared to two-photon photodynamic therapy alone, while second-harmonic generation provides a fivefold increase.