研究人员开发了微小的硅纳米粒子，它们不仅可以直接摧毁前列腺肿瘤，还能唤醒身体的免疫系统以对抗癌症。这项新预临床研究由魏尔康奈尔医学院和康奈尔达菲尔德工程学院的科学家领导。在侵袭性前列腺癌的小鼠模型中，靶向粒子产生了多例完全肿瘤缓解，提供了这一方法最终可能推进到人类临床试验的鼓舞人心的证据。这些纳米粒子是由非晶态硅（自然存在于食物和微型生物的化石遗骸中的二氧化硅的一种形式）制成的，似乎同时通过多种方式攻击前列腺癌。这种粒子被称为超小荧光核壳硅纳米粒子，或者称为康奈尔首点（C'点），最初是为了改善医学成像而创建的。它们已经进入了图像引导手术和其他治疗用途的晚期临床试验。最近，研究人员发现这些粒子本身能够选择性地损害癌细胞，同时对健康细胞的影响相对较小。在6月15日发表在《癌症研究》杂志上的新研究中，研究团队在患有侵袭性前列腺癌的小鼠中测试了这些纳米粒子。他们发现这些粒子使肿瘤细胞变得高度脆弱，容易自我毁灭，同时还将肿瘤环境从一种免疫耐受的“冷”状态转变为一种免疫活跃的“热”状态。这种转变可能显著提高现有免疫疗法的有效性。“我们对这些结果感到非常鼓舞；这种能够直接诱导肿瘤细胞死亡，同时转变免疫微环境的治疗，将代表一种新的临床模式，”资深作者米歇尔·布拉德伯里博士说，她是魏尔康奈尔医学院放射学成像研究的捐赠教授和分子成像创新研究所的主任，同时也是纽约-长老会/魏尔康奈尔医学中心的神经放射学家。这项工作是布拉德伯里博士的实验室与共同通讯作者乌尔里希·维斯纳博士的实验室之间长期合作的一部分。维斯纳博士是材料科学与工程系的斯宾塞·T·奥林教授，同时也是建筑、艺术与规划学院设计技术系的教授。这项研究部分得到了魏尔康奈尔医学院帕克癌症免疫治疗研究所的支持。硅颗粒如何杀死癌细胞最不寻常的发现之一涉及一种被称为“铁死亡”的过程，这是一种由细胞内部的过量氧化驱动的特殊形式的细胞死亡。在铁死亡过程中，氧化物损伤关键分子，特别是构成细胞膜的脂肪分子，最终导致细胞崩溃。科学家们尚未完全理解纳米粒子如何触发这一过程。然而，有证据表明，这些最初设计用于携带成像剂的粒子，可以从血液中收集带正电荷的铁离子并将其运输到肿瘤细胞内部。一旦进入，这些铁离子可能会促进驱动铁死亡的强氧化过程。重振免疫系统除了直接杀死肿瘤细胞外，纳米粒子还重塑了围绕癌症的免疫环境。研究人员观察到，肿瘤附近的T细胞、巨噬细胞和其他免疫细胞从不活跃或免疫抑制的状态转变为活跃的抗癌细胞。纳米粒子还使肿瘤对已批准的免疫疗法药物反应更为敏感。同时，它们还打乱了肿瘤微环境内几种细胞的代谢过程，进一步减缓肿瘤生长。为了确保治疗能够到达前列腺癌细胞，研究团队附加了识别PSMA的靶向分子，这是一种存在于前列腺肿瘤细胞表面的蛋白质。尽管一些粒子在脾脏等其他器官中短暂积累，研究人员并未发现肿瘤外的毒性迹象。“这似乎不真实——这怎么可能？不是单一路径，而是同时在肿瘤中而不是在健康组织中看到所有这些效应发生？”维斯纳博士说。“我不禁要想，超小硅在环境和像绿叶蔬菜或谷物这样的食物中早期和无处不在的存在，是否赋予了它与生物之间我们才刚刚开始看见的联系。”联合疗法产生了最强的结果。在涉及侵袭性前列腺癌小鼠的生存研究中，最戏剧性的发现表明，C'点和免疫疗法单独提高了生存率，但与未治疗相比提升幅度有限。然而，将纳米粒子与免疫检查点抑制疗法结合使用后，产生了完全或几乎完全的缓解。