中山大学巢晖教授课题组JACS: 在抗乏氧肿瘤光动力治疗研究取得重要进展

点击蓝字关注我们

光动力疗（Photodynamic Therapy, PDT）是近年来兴起的一种治疗恶性肿瘤新模式，局部病灶选择性摄取光敏剂并给予适当波长的光照，通过光敏剂介导产生自由基导致氧化损伤，引起靶细胞的凋亡和坏死。因其几乎没有损伤正常组织细胞的副作用，在临床上具有独特的优势，已经在食道癌、非黑色瘤皮肤癌、宫颈癌等肿瘤的治疗中得到广泛的应用。光敏剂是光动力疗的核心，但目前临床应用的光敏剂仍存在很多不足，如种类单一、缺乏肿瘤靶向性、稳定性较差、缺乏良好的水溶性、单光子激发、分子氧依赖等。因此，研发组织穿透深度深的近红外双光子激发，可在低氧，乃至无氧条件下产生自由基的光敏剂或光活化前药具有重要意义。
近期，中山大学巢晖教授课题组与法国巴黎文理研究大学（PSL）Gilles Gasser课题组合作在《Journal of the American Chemical Society》上发表了题为“Photodecaging of a Mitochondria-Localized Iridium(III) Endoperoxide Complex for Two-Photon Photoactivated Therapy under Hypoxi”的研究论文。报道了一种基于内过氧化物铱（III）配合物的新型光活化前药2-O-IrAn，其有效结合了乏氧双光子光敏剂和光活化化疗前药的特性。2-O-IrAn由高细胞毒性的前驱体2-IrAn，通过自发光催化内过氧化反应产生，该反应在降低2-IrAn暗毒性的同时，显著提高了其乏氧光动力治疗和光活化化疗的治疗效果。乏氧条件下，线粒体靶向的2-O-IrAn可被双光子激光活化，通过光脱笼反应释放高细胞毒性的单线态氧，同时在原位将其转换回高细胞毒性的2-IrAn；或通过内过氧化物过氧键光断裂反应在线粒体原位生成高氧化能力的烷氧自由基。无论是在常氧还是乏氧条件，此光反应都可高效地诱发癌细胞损伤（乏氧PI = 690.3；常氧PI = 959.1）。此外，使用DSPE-PEG-Biotin包裹的DSPE-PEG-Biotin@2-O-IrAn纳米颗粒使其具有良好的肿瘤靶向性和血液半衰期，有助于进一步的活体运用。这种近红外双光子光活化化疗和双光子光动力治疗协同作用的策略，无不彰显了DSPE-PEG-Biotin@2-O-IrAn作为抗肿瘤光活化制剂的巨大潜力，为乏氧肿瘤治疗开辟了新的道路。 
图1.（A）已报道过的内过氧化物光敏剂；（B）已报道过的铱配合物碳自由基光敏剂；(C/D) 内过氧化物铱（III）配合物光动力治疗和光活化化疗抗肿瘤的作用机理。 
图2. 使用激光共聚焦显微镜（A）和ICP（B）研究2-O-IrAn的亚细胞定位；不同激发时间下，配合物在细胞内的磷光寿命成像（C）以及磷光强度变化（F）；（D）光照前后的线粒体形态变化；（E）使用JC-1研究光照前后2-O-IrAn诱导线粒体膜电位的变化。 
图3.（A）2-O-IrAn使用DSPE-PEG-Biotine包裹前后的血液代谢时间；（B/D）DSPE-PEG-Biotin@2-O-IrAn的器官分布随时间的变化；（C/E）DSPE-PEG-Biotin@2-O-IrAn的抗肿瘤研究。 论文第一作者为中山大学化学学院旷实博士和博士研究生韦方棉，论文通讯作者为中山大学化学学院巢晖教授和法国巴黎文理研究大学（PSL）Gilles Gasser教授，该研究得到国家自然科学基金、湖南省科技创新计划、欧洲研究委员会和法国“Investissements d’Avenir”研究计划的资助支持。 

作者简介

向上滑动阅览

巢晖教授，国家杰青。目前担任中国化学会化学生物学专业委员会委员、中国感光学会光化学与光生物专业委员会委员、广东省化学会常务理事、广东省化学会化学生物学专业委员会主任委员、药物化学与分子诊断教育部重点实验室（河北大学）学术委员会委员、理论有机化学与功能分子教育部重点实验室（湖南科技大学）学术委员会副主任委员。多年来主要从事DNA/RNA生物大分子结构识别及其生物功能调控；金属多吡啶配合物为基元的光电分子器件研究；金属抗肿瘤、抗菌药物；生物荧光成像试剂等方面的基础和应用研究。先后承担国家自然科学基金、科技部、教育部、广东省等30多项课题研究。已在《Chem. Soc. Rev》、《Coord. Chem. Rev》、《Nat. Chem.》、《Nat. Commun.》、《J. Am. Chem. Soc.》《Angew. Chem. Int. Ed.》、《Proc. Natl. Acad. Sci. USA》、《Biomaterials》等国际期刊发表第一作者或通讯作者SCI论文220多篇，论文被引用10000多次。申请中国发明专利17件，授权13件。参编专著教材7部。

原文链接

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.1c13137

相关进展

化学与材料科学原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

扫二维码｜关注我们

微信号 : Chem-MSE

诚邀投稿

欢迎专家学者提供化学化工、材料科学与工程产学研方面的稿件至[e-mail]，并请注明详细联系信息。化学与材料科学®会及时选用推送。