研究人員利用一種流行的分子料理烹飪技術製作出了一種注入一氧化碳的泡沫，以提高自噬抑制劑的療效，這種實驗性癌症療法迄今為止在臨床試驗中取得的結果喜憂參半。這種新型泡沫為改善不同癌症的治療提供了一種很有前景的方法。

自噬作用是一種自然的循環過程，細胞在這過程中降解和回收受損或功能失調的細胞內成分，以阻止它們積聚。營養匱乏、氧化壓力和癌細胞增殖等多種情況都會啟動降解途徑。在癌細胞中，自噬會增加，這表明抑制自噬可能是治療疾病的有效方法。

抑制自噬的藥物，如抗瘧藥物氯喹和羥氯喹，已被用作一種試驗性的癌症聯合療法，以提高化療的療效。然而，臨床試驗的結果並不令人信服，這促使愛荷華大學卡弗醫學院的研究人員追問原因。

該研究的通訊作者詹姆斯-伯恩（James Byrne）說：”在這些臨床試驗中，他們發現的結果好壞參半；有一些益處，但對許多患者來說，沒有任何益處，這確實把研究人員推回到了繪圖板上。”

在尋找自噬抑制劑只在某些時候起作用的原因時，研究人員有了一個驚人的發現：在其中兩項試驗中，積極吸菸的患者似乎比不吸菸的患者表現更好。

Byrne說：「當我們觀察吸菸者在這些試驗中的表現時，我們發現與（非吸菸者）患者相比，接受自噬抑制劑治療的吸菸者的整體反應有所增加，而且我們還發現靶病灶的大小有了相當大的縮小。”

先前的研究發現，自噬對稱為氣體傳導物質的生物訊號分子有反應，這類神經傳導物質包括一氧化碳（CO），它是香菸煙霧中的一種已知成分。因此，研究人員專注於開發一種提供外源性CO 的方法。

拜恩說：「我們知道吸煙者體內的一氧化碳含量較高，雖然我們絕對不建議吸煙，但這表明一氧化碳的升高可能會提高自噬抑製劑的效果。我們希望能夠利用這種益處，並將其納入治療平台。”

拜恩擅長創造氣體誘捕材料（GeMs）、泡沫、凝膠和固體，這些材料由安全的可食用物質製成，可以注入不同的氣體分子。如果您看過烹飪比賽節目，您可能會接觸到分子美食學和花式烹飪泡沫的製作。研究人員在這裡使用了同樣的技術–虹吸管，製造出一種注入了一氧化碳的可飲用泡沫，他們稱之為一氧化碳-氣態泡沫。

首先，他們在實驗室中測試了一氧化碳與自噬抑制劑在人類前列腺癌、胰臟癌和肺癌細胞中的協同作用。細胞暴露於劑量不斷增加的巴佛洛黴素A1（BAF-A1）、氯奎（CQ）和Lys05 後表明，抑制劑的細胞毒性（細胞損傷能力）在有250 ppm 二氧化碳存在的情況下會增強。重要的是，在沒有自噬抑制劑的情況下，二氧化碳不會影響癌細胞和正常人類腸道細胞的存活率。

顯示CO-GeMs 如何與自噬抑制劑聯合作用到達靶點，導致癌細胞死亡的示意圖

接下來，他們在前列腺癌和胰腺癌小鼠模型中測試了CO-GeM 泡沫，並將動物分為四個治療組： 將動物分為四個治療組：CO-GeM 加羥氯喹(HCQ)、單用CO-GeM、單用HCQ 和不治療。21 天后，觀察到接受CO-GeM 加HCQ 治療的小鼠的腫瘤生長明顯減少。在整個治療過程中，小鼠的體重保持穩定，沒有肝臟損傷的跡象，這表明聯合治療是安全的、生物相容性良好且耐受性良好。

Byrne說：「這項研究的結果支持了這樣一種觀點，即我們可以利用GeMs提供安全的、治療水平的CO，從而提高自噬抑製劑的抗癌活性，開闢了一種前景廣闊的新方法，可能會改善許多不同癌症的療法。”

研究人員的發現能否轉化為癌症療法將取決於二氧化碳的傳遞方法和材料的安全性。先前使用吸入式一氧化碳進行的研究認為，一氧化碳治療是非常安全的，尤其是對免疫力低下的患者。不過，研究人員表示，如果使用他們的新型泡沫代替吸入二氧化碳，醫生可能會更容易接受二氧化碳治療。

研究人員計劃先研究CO-GeMs的劑量配方，確定能使碳氧血紅蛋白（COHb）水平（確認CO暴露程度的標準方法）低於美國食品藥物管理局規定的14%的劑量，然後再在人體臨床試驗中測試新型泡沫與自噬抑制劑的結合使用。

這項研究的論文發表在《先進科學》（Advanced Science）雜誌上。