声动力治疗（SDT）作为一种非侵入性肿瘤治疗手段，凭借超声优异的深层组织穿透能力，在深部肿瘤治疗中展现出巨大潜力。然而，传统声敏剂在肿瘤组织中的富集效率低、渗透深度有限，严重制约了其临床疗效。如何让声敏剂“进得去、留得住、杀得死”，是声动力治疗领域亟待突破的核心难题。
针对这一挑战，中国科学院深圳先进技术研究院医药所蔡林涛团队在国际学术期刊Advanced Functional Materials（IF=19.9）上发表题为"Ultrasound-Actuated Tissue Remodeling Integrates Living Bacterial Sonosensitization for Enhanced Tumor Therapy"的研究论文。研究团队以沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris, R.P）为“活体声敏剂”，巧妙利用其天然的缺氧趋化能力和自主运动特性靶向肿瘤深部，同时借助超声的机械效应“疏通”肿瘤血管屏障，实现了声敏剂的高效富集和深度渗透，显著提升了声动力治疗的抗肿瘤效果。
图1：文章上线截图
沼泽红假单胞菌（R.P）具有天然缺氧趋化能力，可感知氧梯度并向肿瘤低氧区主动迁移。Transwell和3D肿瘤球实验显示，R.P随时间定向迁移并持续向球体核心渗透，穿透指数逐步升高。其细胞膜天然嵌合细菌叶绿素（BChl），可在超声激发下产生单线态氧、羟自由基等ROS；TD-DFT计算显示BChl基态至最低激发态仅需2.1609 eV，HOMO-LUMO能隙为2.54 eV，有利于声化学反应。R.P还具约910 nm近红外发射，可作为内源造影剂用于光声成像追踪。
图2：R.P的缺氧靶向迁移与超声响应行为
研究揭示超声除激活声敏剂外，还具有机械重塑作用。活体成像显示，超声照射后肿瘤血管快速可逆扩张，ZO-1免疫染色信号降低，葡聚糖外渗增强，表明血管内皮连接被暂时打开、通透性提升。分子动力学模拟进一步显示，周期性超声力使脂质膜发生周期性拉伸与松弛，膜厚度和面积同步振荡，脂尾序参数SCD下降、膜应力发生周期性变化，为声敏剂跨越血管屏障、深入肿瘤组织提供物理基础。
图3：超声“开路”重塑肿瘤血管，增强活菌深部富集与瘤内潴留
光声成像与组织学分析显示，超声辅助可显著促进活菌在肿瘤深部的富集与渗透，联合治疗在体外和动物模型中均展现出明显的肿瘤杀伤效果，并具有良好的生物安全性。该研究提出的“活体声敏剂+超声机械重塑”协同策略，将细菌的自主缺氧靶向、超声的深层穿透与声动力活性氧杀伤有机整合。R.P无需复杂化学合成或基因改造即可在肿瘤深部富集并被超声激活；超声同时承担“开路”与“激活”双重功能，既重塑血管通透性促进细菌渗透，又触发活性氧爆发。这一机制为突破传统声动力治疗中声敏剂富集不足、渗透深度有限的核心瓶颈提供了新思路，也拓展了活体微生物在肿瘤精准治疗中的应用可能。
本研究由中国科学院深圳先进技术研究院蔡林涛研究员、刘兰兰副研究员、潘宏副研究员和浙江师范大学杨凯研究员担任共同通讯作者。马爱青博士、涂文强和陈柔蓉博士为论文共同第一作者。该研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市科技计划等项目资助。
