背景介绍：
一氧化碳（CO）作为一种气体信使分子参与人体系统内多种生理或病理进程，也有研究证实CO在癌症中的治疗价值。但是CO的体内递送具有一定挑战，例如剂量不稳定、释放行为不可控、缺乏靶向性等，因此，为达到有效的肿瘤精准治疗的目的，需开发更稳定、可控、高效的CO递送系统。
研究成果：
金属有机框架材料（MOF）在分子催化，分子储存，多模态影像中均有着广泛的应用。在本研究中，研究团队合成了UiO-67型纳米金属有机框架材料，并且在联吡啶结构中有序掺入具有催化功能的钴（Co）和光敏特性的钌（Ru），最终形成的Co/Ru-UiO-67纳米系统可作为一种CO原位“发生器”，在光照下可高效催化CO2还原成CO（催化效率：5.6 nmol/min/mg Co/Ru-UiO-67）。由于肿瘤特殊的代谢特点，肿瘤组织中CO2水平较高，导致乏氧的肿瘤微环境，这也是抗癌药物耐受机制之一。因此，利用Co/Ru-UiO-67装载具有乏氧细胞选择毒性的替拉扎明（TPZ），并在其表面修饰具有三阴性乳腺癌（TNBC）肿瘤靶向作用的F3多肽，可实现在TNBC肿瘤内原位催化CO2生成CO，有效调节肿瘤微环境，激活CO相关信号途径，协同TPZ杀伤肿瘤细胞。
体外实验中，在F3多肽和MDA-MB-231细胞表面核仁素的亲和力作用下，Co/Ru-UiO-67可选择性的被肿瘤细胞摄取，并且在光照作用下，诱导细胞内CO和ROS水平显著增高，且生成的CO可激活相关信号通路，协同TPZ引起肿瘤细胞凋亡。同时，在材料结构中部分掺入放射性同位素Zr-89，可得到89Zr-Co-UiO-67，利用Zr-89正电子发射能力可利用PET影像监测89Zr-Co-UiO-67在荷瘤小鼠体内的分布及代谢情况。影像结果表明，连接有F3多肽的89Zr-Co-UiO-67可选择性积聚在肿瘤区域。体内研究结果同时证实，由于Co/Ru-UiO-67在体内可以可控催化生成CO，且可以利用Zr-89的切伦科夫发光作为内激发源，协同TPZ有效实现浅层和深层肿瘤的消退。
综上，该团队开发了一种新的肿瘤内原位生成CO的癌症治疗策略，设计的TPZ-Co/Ru-UiO-67可选择性到达TNBC肿瘤区域，在光照作用下催化肿瘤区域CO2还原为CO，激活CO相关信号通路，协同TPZ，有效杀伤肿瘤细胞。这种CO介导的治疗策略可用于多种类型的肿瘤。
TPZ-Co/Ru-UiO-67光催化生成CO协同治疗三阴性乳腺癌示意图
南京大学生命科学学院硕士生丛易阳为论文第一作者，南京大学医学院洪浩教授、徐州医科大学杨冬芝教授、南京大学生命科学学院丁智副教授为文章共同通讯作者。