长余辉纳米颗粒在胰腺癌小鼠模型中抑制肿瘤的研究

光动力疗法（photodynamic therapy, PDT）需要光照激活光敏剂以产生活性氧（reactive oxygen species, ROS），但外部光源难以持续到达深部肿瘤。长余辉材料可储存激发能量并在撤去光源后缓慢释放，因而被视为深部PDT的潜在体内光源；然而体内余辉存在不可避免的衰减和穿透受限，发光的部位与时间也难以精确调控，可能在邻近正常组织中产生脱靶ROS。与此同时，胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC）因免疫抑制性微环境被视为"冷"肿瘤；ATR激酶抑制剂elimusertib可干扰DNA损伤应答（DNA damage response, DDR）并激活cGAS-STING通路，但在PDAC中面临致密间质限制药物递送、肿瘤细胞适应性耐药等障碍。

2026年3月21日，浙江大学医学院附属邵逸夫医院蔡秀军团队与浙江大学材料科学与工程学院邓人仁团队等合作，在Nature Communications在线发表题为"X-ray preactivated reversible persistent luminescence enables photodynamic immunotherapy of deep tumors"的研究论文。研究团队构建了一种经X射线预激活、负载elimusertib的肿瘤靶向光动力纳米颗粒（ETPNs），其余辉可随pH可逆"开-关"，并通过光动力与ATR抑制的协同作用放大DNA损伤、激活cGAS-STING通路，在小鼠原位胰腺癌模型中抑制肿瘤生长并重塑免疫微环境。

研究团队首先合成了具有多孔壳层的NaYF4:Er@NaGdF4长余辉纳米颗粒（pPLNPs）。与NaYF4:Er内核相比，多孔壳层使X射线激发下的发光强度明显提高，撤去X射线后余辉可持续数小时，多孔结构同时用于装载elimusertib。随后，pPLNPs与带有雌酮（estrone，靶向雌激素受体）、光敏剂二氢卟吩e6（chlorin e6, Ce6）和可电离咪唑基团的聚合物配体自组装，形成ETPNs。在中性pH下，ETPNs保持聚集的自猝灭状态，余辉发光与ROS生成均受限（"关"态）；进入酸性环境后，咪唑基团电离使颗粒表面电荷由负转正，组装体解离，余辉与Ce6的光动力活性随之恢复（"开"态）。两种状态的发光强度相差约10倍，并可随pH升降反复切换多个循环。经3 Gy X射线预激活后，ETPNs在pH 6.5和5.5条件下于照射结束后持续产生ROS超过1.5小时，而在pH 7.4下ROS生成可忽略；药物释放同样受pH调控，未经X射线照射时，pH 7.4下72小时仅释放9%的elimusertib。在原位PDAC小鼠中，注射酸性或碱性PBS溶液可使肿瘤周围ETPNs的余辉信号相应增强或减弱。

研究团队选用雌激素受体表达较高的KPC和BxPC-3胰腺癌细胞开展体外实验。ETPNs在酸性条件下的细胞摄取增加（孵育早期更为明显），而敲低ER-α/β后摄取显著下降。经X射线预激活的ETPNs对KPC细胞的半数抑制浓度（IC50，以elimusertib剂量计）为16.7 nM，显著低于单用elimusertib的142.4 nM。值得注意的是，未经预激活的ETPNs细胞毒性并不强于游离elimusertib，而不载药的TPNs经预激活后细胞毒性仅轻度增加，提示疗效来自elimusertib与Ce6的协同。机制上，X射线预激活使TPNs和ETPNs产生的ROS达未激活时的两倍；预激活的ETPNs与elimusertib单药类似地解除了G2/M期阻滞，但DNA断裂标志物γ-H2AX的表达在各组中最高，并诱导更多微核形成，磷酸化STING、TBK1和p65水平随之升高。cGAS敲除后，ETPNs诱导IFN-β产生及促进骨髓来源树突状细胞成熟的作用均随之丧失，提示其免疫刺激效应主要经cGAS通路介导。

在原位PDAC小鼠模型中，经X射线预激活的ETPNs组肿瘤生物发光信号显著低于其他各组，中位生存期延长至44天，PBS组、游离elimusertib组和未经预激活的ETPNs组分别为30天、37天和35天；单独对PBS或游离elimusertib施加X射线预照射并未带来额外疗效。免疫分析显示，预激活的ETPNs使肿瘤内CD8+ T细胞比例由PBS组的21.3%升至42.56%，髓源性抑制细胞（MDSCs）比例由PBS组的65.86%降至42.13%，肿瘤引流淋巴结中成熟树突状细胞比例由9.26%升至28.08%。体内成像显示，ETPNs在注射后4小时于肿瘤部位富集，荧光强度高于不含雌酮的对照颗粒（EPNs）。在健康小鼠中连续给药四周后，治疗组的血液学指标及肝、肾功能与对照组均无显著差异，主要脏器亦未见明显组织学改变。

综上所述，此研究构建了一种可在注射前经X射线预激活、并随肿瘤酸性微环境可逆"开-关"余辉的光动力纳米平台，将持续的光动力ROS生成与ATR抑制相结合，放大DNA损伤并激活cGAS-STING通路，在小鼠原位胰腺癌模型中抑制肿瘤生长、改善免疫抑制性微环境。研究团队指出，体外预激活可避免对机体施加额外的X射线照射，而可切换的余辉也有望帮助术中区分肿瘤与正常组织。该策略为深部肿瘤的光动力免疫联合治疗提供了新的可选路径。

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