癌症是全球第二大死因。2018 年，全球有 1810 万新病例和950 万癌症相关死亡病例。到 2040 年，每年新增癌症病例数预计将增至 2950 万，与癌症相关的死亡人数将增至 1640 万。

大约50% 的癌症患者可以从放射治疗中受益。这些患者中约有一半被及早诊断出，以至于他们的癌症可能是可以治愈的。对于许多癌症，包括乳腺癌、前列腺癌、宫颈癌、头颈癌、肺癌和脑癌，治愈性治疗包括放射治疗。然而，由于放射治疗会破坏健康细胞以及肿瘤细胞，因此剂量是有限的。

放射疗法，也称为放射疗法，可单独用于治疗癌症或与其他治疗方案(如化疗和手术)一起使用。它也可用于在手术前缩小肿瘤。在放射治疗中，比周围其他健康细胞分裂得快得多的肿瘤细胞通过破坏其 DNA 被破坏。

副作用限制辐射剂量

放疗的限制因素是剂量足够高以试图治愈高风险(局部晚期)非转移性肿瘤也会损害周围的正常组织。目前，我们处于可以给予患者的放射治疗剂量的极限。为了进一步提高存活率，需要新的方法来提高辐射有效性同时减少副作用。

实现这一目标的一种方法是使肿瘤细胞对辐射更敏感，因此这些细胞更容易被放射治疗损坏。使用金纳米粒子作为放射增敏剂已显示出有希望的结果。这些金纳米粒子可以通过利用肿瘤血管的有缺陷的壁(由于快速生长而容易渗漏)通过静脉内引入并在肿瘤中积聚。

金纳米粒子与放射治疗中使用的 X 射线光子相互作用，产生电子，然后与水分子相互作用产生自由基。这些自由基会损害细胞，降低这些细胞的存活率。

正如一个实验室联盟(包括我们在维多利亚大学自己的纳米科学和技术开发实验室)所概述的那样，了解肿瘤内部和周围存在的复杂生物系统对于优化放射增敏 GNP 的使用至关重要。

靶向肿瘤内的相互作用

在这项工作中，我们讨论了研究肿瘤微环境中哪些细胞成分吸收金纳米粒子并变得放射致敏的重要性。我们对称为活化成纤维细胞的细胞特别感兴趣，它们与伤口愈合有关并具有抗肿瘤特性，这意味着它们有助于对抗肿瘤生长。

然而，活化的成纤维细胞可以被肿瘤细胞募集，并成为癌症相关的成纤维细胞 (CAF)。CAFs 不是抗肿瘤发生特性，而是促进肿瘤的增殖和转移。

CAFs 的功能支持肿瘤是“无法愈合的伤口”的观点，并且靶向 CAFs 可能证明有利于改善癌症治疗结果。

如上图所示，我们将金纳米粒子纳入当前放射治疗方案的研究具有三个目标：增强对肿瘤细胞的杀伤、靶向 CAF 和保护成纤维细胞。

为了使放射增敏有效改善放射治疗，治疗靶向的细胞(与癌症生长相关的细胞)需要对放射增敏颗粒有高摄取，而有益细胞需要有低摄取。这使得靶细胞更容易在患者可以耐受的剂量下被放射治疗破坏。

这些使用实验室中生长的 3D 肿瘤的结果非常令人鼓舞。CAFs每个细胞对金纳米粒子的吸收最大，几乎是癌细胞的三倍，而成纤维细胞的数量相对较少。与其他细胞类型相比，这也转化为 CAF 中 DNA 损伤的更大增加，降低了 CAF 的活性并减缓了肿瘤生长。

由于选择性靶向癌症相关细胞而不是正常细胞，DNA 损伤的这种差异可能使金纳米 粒子成为未来癌症放射治疗的有效工具，有助于最大限度地减少对正常组织的损伤，同时提高对肿瘤的局部放射治疗剂量。

这项研究表明，使用金纳米粒子作为放射增敏剂可以将更多的损伤传播到 CAF，这种元素已被证明对癌症的进展有很大影响。我们相信，这项工作将在不久的将来成为更有效的治疗方案的基石。建立一个可以准确表示肿瘤微环境内发生的不同相互作用的模型对于改善患者的治疗效果至关重要。