中國科學院院士、中國醫學科學院學部委員施劍林：如何將納米催化醫學用于腫瘤治療

每經記者 梁宏亮    每經實習記者 溫雅蘭    每經編輯 張凌霄    

納米材料是一個物理概念，催化反應是一種化學作用，而腫瘤是一個醫學難題。

正常人在日常生活中每天都會產生很多癌細胞，這些癌細胞都是單個的癌細胞，免疫系統可以識別去除掉。一旦變成一個團簇，到某處定植，腫瘤就會產生。

那么，納米催化醫學是什么？如何將納米技術和化學反應應用在醫療領域？

納米催化醫學能在腫瘤治療領域發揮怎樣的作用？

“我們正在考慮使用納米技術、材料，特別是一些人很不屑一顧的無機材料，看能不能在醫療領域，特別是在腫瘤治療領域里面發揮作用。”中國科學院院士，中國醫學科學院學部委員，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員施劍林，在“創·在上海”大中小企業融通科創論壇暨“無科創 無未來”復旦管院科創走進嘉定活動現場說道。

基于氧調控的納米催化醫學

納米醫學，就是將納米技術、納米材料用到醫學里面，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同治療、影像導航的疾病治療。”施劍林說，“自二十余年前，納米醫學的概念誕生出來之后，進步是非常顯著的，基礎研究成果非常多，但是臨床的挑戰依舊存在，也就是說還沒有真正在臨床上實現轉化和應用。”

于是，在納米醫學的基礎上，施劍林團隊首次提出了納米催化醫學的概念。

施劍林表示，納米催化醫學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，并響應腫瘤的微環境，然后瘤內原位發生催化反應，產生癌細胞毒性物種，來達到疾病治療的目的。在此過程中，材料到了正常器官，比如肝臟、腎臟，也不會產生毒副作用。

施劍林介紹：“這個過程怎么實現？我們的策略是氧調控。我們不是生物和醫學出身，對很多生物的內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。我們通過活性氧調控做疾病治療，在腫瘤里面原位產生活性氧，基于活性氧來調控腫瘤的微環境。”

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

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，容易產生耐藥性，容易轉移和復發等缺點。

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生化學反應而生成ROS，不會對其他組織產生影響。

“我們在納米催化的基礎上，發展了更新的策略。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生有毒藥物，甚至對某些腫瘤我們的材料不要進入循環系統。我們只是通過灌注的方式，通過一些特殊的過程實現腫瘤治療。”施劍林說，“如果能實現不讓活性氧產生，甚至我們的材料不進入循環系統，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取得一定突破并在臨床實驗成功。

腫瘤解聚是將已經定植的腫瘤團簇，或者長成的一個瘤子，通過解聚單個癌細胞，使其在血液循環里就可以去除。“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，沒有必要殺死細胞，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胞治療直腸癌的手術取得了成功。“這個患者是直腸癌，經過手術復發，醫生認為不好做第二次手術，用我們的材料進行灌注治療，做了六次，清除率60%以上，我們認為清除率是有70%-80%。我們可以通過CT看到，灌注之后大部分瘤子已經被去除，隨著灌注次數的增加，清除的效率也會增加。我們當時還擔心患者出血，結果通過對病人各項生命體征的檢驗，我們沒有發現任何異常，在過程中也沒有出血。”施劍林介紹道。

除了對腫瘤的治療，納米催化醫學的抗氧化作用，也能通過化學反應來消除骨細胞中的酸性，同時促成骨，逆轉免疫微環境，從而達到逆轉骨質疏松的目的。

“納米催化免疫治療通過激活免疫系統，是一個未來的發展方向，目前在實驗室正在加緊部署，通過納米催化，通過免疫治療，來實現腫瘤的治療。關于納米催化腫瘤解聚，我們認為未來很有可能在臨床上獲得應用，我們現在也在做轉化，希望我們在成功的1%里面。”

封面圖片來源：每經記者 許立波 攝