光动力治疗作为一种具有微创和时空可控优势的肿瘤治疗技术，近年来受到广泛关注。然而，传统光动力治疗主要依赖光敏剂产生活性氧（ROS）杀伤肿瘤细胞，其疗效容易受到肿瘤微环境缺氧的限制。同时，肿瘤细胞可通过增强谷胱甘肽（GSH）等抗氧化防御系统清除活性氧，产生治疗耐受。因此，如何突破氧气依赖，直接干预肿瘤细胞的氧化还原平衡，是发展新型肿瘤光疗技术的重要研究方向。

针对上述问题，西安交通大学张彦民教授团队联合香港中文大学（深圳）唐本忠院士团队，提出了一种基于谷胱甘肽交叉偶联产氢反应的新型光催化肿瘤治疗策略，该研究成果以“Photocatalytic Therapy via Cross-Coupling Hydrogen Evolution in Cancer Cells”为题，发表于Cell姊妹刊《Chem》上。

研究团队设计合成了具有聚集诱导发光（AIE）特性的钌基光催化剂RuL-TBPy，利用其光诱导分子内电荷分离特性，在无需氧气参与的条件下，直接催化肿瘤细胞内还原型谷胱甘肽（GSH）氧化偶联生成氧化型谷胱甘肽（GSSG），同时将释放的质子还原生成氢气（H₂），实现氧化还原平衡调控与氢气原位生成的协同作用。

图1.光诱导谷胱甘肽交叉偶联产氢及肿瘤治疗机制示意图

研究团队通过瞬态吸收光谱、电子顺磁共振及电化学测试，证实RuL-TBPy在光照条件下能够形成相对长寿命的电荷分离态，为谷胱甘肽氧化及质子还原提供有利条件。光催化实验表明，氢气生成量与谷胱甘肽消耗量的摩尔比接近1:2，符合谷胱甘肽脱氢偶联产氢反应的化学计量关系。值得关注的是，研究团队进一步将这一化学催化反应引入活细胞体系，实现了癌细胞内光驱动的谷胱甘肽交叉偶联产氢。该反应通过消耗细胞内GSH，破坏氧化还原平衡，促进脂质过氧化并诱导肿瘤细胞铁死亡。同时，原位生成的氢气能够下调肿瘤细胞的CD47蛋白，促进巨噬细胞向M1型极化，增强抗肿瘤免疫反应。

在4T1乳腺癌小鼠模型中，该光催化体系表现出良好的抗肿瘤效果，显著抑制原发肿瘤生长及肺部转移。该研究将传统化学催化中的脱氢偶联产氢反应拓展至活细胞环境，实现了氧化还原失衡、铁死亡与免疫激活的协同抗肿瘤作用，为发展不依赖氧气的新型光催化肿瘤治疗技术提供了新思路。

西安交通大学药学院特聘研究员周琨、香港中文大学（深圳）博士生王思源和香港科技大学博士后杨明旺博士为论文共同第一作者；西安交通大学张彦民教授、杨天枫副教授及香港中文大学（深圳）赵征教授、唐本忠院士为论文共同通讯作者。西安交通大学药学院为论文第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金等项目的支持，西安交通大学分析测试中心为相关实验提供了技术支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2026.103322