光動力治療（Photodynamic Therapy，PDT）作為一種光介導活性氧的新型癌癥治療方法，與手術、放療、化療等傳統癌癥治療方式相比，具有治療效率高、無耐藥性、創傷小等優點，已逐漸成為部分癌癥的臨床治療替代手段。然而，由于光敏劑的腫瘤靶向不足、光的組織穿透深度不夠、以及乏氧和高還原性的腫瘤微環境的原因，光動力治療的療效嚴重受限。

生命科學技術學院分子影像與轉化醫學研究團隊在學術帶頭人王忠良教授的帶領下，近年來在癌癥光動力治療研究領域不斷創新，取得了重要的研究進展。例如：針對現有光敏劑腫瘤靶向性不足的問題，利用亞細胞定位與生物正交的策略，著重平衡光敏劑體內血液循環和腫瘤組織富集矛盾，有效提高光敏劑的生物利用度與腫瘤靶向性（Nano Research 2021,14,2432;Nature Communications 2022,13,3513）。針對光動力治療中光穿透深度受限的問題，提出向大自然學習的策略，模仿中性粒細胞的氧化呼吸鏈提出無需光源激發的活性氧治療，同時聯合亞細胞器精準靶向開發出療效優異且無穿透深度限制的活性氧治療藥物（ACS Nano 2018,12,455；Advanced Materials 2018,30,1704877;Nano Today 2022,42,101337）。針對腫瘤代謝微環境（乏氧環境會抑制活性氧的產生，高還原性環境會中和活性氧的效能）極大抑制光動力治療療效的問題，提出代謝干預調節的策略，重塑腫瘤微環境解除其對于光動力治療療效的抑制（Small 2022,18,e2106100；Theranostics 2022,12,6143）。

此外，研究表明目前主流的癌癥治療方式例如放化療在消除原發性腫瘤的同時也會加劇腫瘤轉移的風險，而光動力治療后的腫瘤轉移風險尚未得到關注與研究。考慮到90%的癌癥死亡與轉移相關，因此，評估光動力治療后的腫瘤轉移風險并揭示轉移機制，以及探索應對策略對于光動力療法的臨床應用意義重大。

為評估光動力治療后的腫瘤轉移風險，團隊利用原位乳腺癌模型進行評價，結果表明光動力治療會顯著加劇乳腺癌肺轉移的風險，揭示了光動力治療后腫瘤乏氧的加劇是導致腫瘤轉移的關鍵。基于這些發現，團隊提出了光動力治療后供氧（POS）策略，研究結果證明POS策略可顯著減少光動力治療所引發的腫瘤轉移。隨后，進一步探究POS策略降低腫瘤轉移風險的內在機制，POS策略通過調控HIF-1α通路來控制腫瘤轉移過程中的關鍵分子（Snail-1、TGF-β、MMP-9、VEGFA、CCL-2、EPO、CAIX和GLUT-1）的表達來減少腫瘤轉移。此外，團隊嘗試在小動物層面模擬光動力治療的臨床實驗，利用臨床批準的光動力治療藥物（金絲桃素）與供氧方案（面罩吸氧法）來評價POS策略臨床轉化前景，結果表明在臨床應用的場景下POS策略仍然可以有效阻斷腫瘤轉移。

基于光動力治療后腫瘤轉移風險加劇的設想，團隊創新性地提出了一種光動力治療后供氧策略來應對其引發的腫瘤轉移風險。研究結果表明，光動力治療后腫瘤的轉移風險顯著增加，而POS策略可以有效阻斷腫瘤轉移，并且有望降低其他耗氧型治療手段諸如放療和聲動力治療存在的轉移風險，具有廣闊的臨床應用前景。這一重要研究成果近期發表在頂級期刊NanoLetters上（https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c02983）。