新型钴基纳米放射增敏剂，突破肿瘤缺氧放疗抵抗难题

放射治疗（Radiotherapy）是恶性肿瘤治疗的核心手段之一，但肿瘤微环境中的缺氧状态常导致癌细胞产生放射抵抗性，严重制约疗效。传统高原子序数（High-Z）纳米材料（如HfO₂）虽能通过物理剂量沉积增强辐射能量吸收，却难以克服肿瘤缺氧引发的生物性抵抗机制。如何精准靶向缺氧肿瘤细胞并激活其特异性死亡通路，成为提升放疗效果的关键挑战。

图 1 缺氧相关放射耐药肿瘤中PWCo诱导的焦亡的示意图

本工作创新性地设计了一种含钴多金属氧酸盐纳米材料（PWCo），其核心优势在于能够响应X射线辐射，实现钴离子的时空可控释放。在缺氧肿瘤微环境中，GSDMC蛋白显著高表达，而PWCo在X射线照射下释放的钴离子可激活caspase-8信号通路，促使GSDMC蛋白裂解，进而引发细胞膜穿孔和炎性焦亡。这种“双重增敏”机制不仅通过钴元素的高原子序数特性增强辐射能量沉积，还通过焦亡通路特异性杀伤缺氧肿瘤细胞，显著降低对正常组织的毒性。实验表明，该纳米增敏剂在体外模型中使缺氧肿瘤细胞的放疗敏感性提升1.52倍；在动物实验中，联合放疗组肿瘤生长抑制率高达81.6%，同时证实其与焦亡激活的高度关联性。此外，该材料在体内外均展现出优异的生物相容性，治疗组小鼠的血液生化指标及主要器官病理切片均与对照组无显著差异。

该研究不仅为克服肿瘤缺氧抵抗提供了创新工具，也为基于细胞焦亡的放射免疫联合治疗奠定了理论基础，该研究成果以“A Pyroptosis Radiosensitizer Facilitates Hypoxic Tumor Necrosis”为题，发表于国际权威期刊《Small》。中国科学院高能物理研究所顾铖璐为第一作者，通讯作者为中科院高能物理研究所廖友博士和谷战军研究员。