南京大學(xué)郭子建課題組報(bào)道了一種基于苯并吩噻嗪的I型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)靶向光敏劑NBS-ER,克服了傳統(tǒng)光敏劑在乏氧腫瘤環(huán)境中對(duì)氧氣的依賴性。通過(guò)調(diào)控光敏劑的細(xì)胞器靶向能力,降低了暗度性,實(shí)現(xiàn)了對(duì)其光動(dòng)力治療性能的優(yōu)化。NBS-ER優(yōu)異的光動(dòng)力治療效果在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中均得到了驗(yàn)證。
NBS-ER的化學(xué)結(jié)構(gòu)及光誘導(dǎo)細(xì)胞死亡機(jī)制示意圖 光動(dòng)力療法(Photodynamic therapy, PDT)作為一種選擇性高、副作用小的腫瘤治療策略,主要通過(guò)產(chǎn)生活性氧(Reactive oxygen species, ROS)殺傷細(xì)胞。傳統(tǒng)的II型PDT過(guò)程是直接將能量轉(zhuǎn)移到氧分子而生成單線態(tài)氧(1O2),因此II型光動(dòng)力療效高度依賴氧氣含量。但乏氧是實(shí)體瘤中普遍存在的特性,這限制了傳統(tǒng)光敏劑的實(shí)際應(yīng)用。I型PDT過(guò)程中產(chǎn)生的自由基主要包括超氧陰離子自由基(O2ˉ˙)、羥基自由基(OH˙)等。超氧陰離子自由基在超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)作用下可以發(fā)生歧化反應(yīng)生成H2O2和O2,結(jié)合Fenton反應(yīng),部分O2在這個(gè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用,有利于克服腫瘤乏氧環(huán)境。細(xì)胞器靶向的光敏劑已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)可以減少副作用并增強(qiáng)光動(dòng)力療效。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(Endoplasmic reticulum, ER)作為細(xì)胞中不可或缺的細(xì)胞器,具有重要的生物學(xué)功能。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)隨著活性氧的大量生成而受損時(shí),錯(cuò)誤折疊蛋白的累積將干擾內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài),從而導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。因此,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)也可以作為光動(dòng)力抗腫瘤治療的有效靶點(diǎn)。 南京大學(xué)郭子建課題組基于此設(shè)計(jì)并合成了一種基于苯并吩噻嗪的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)靶向光敏劑NBS-ER,希望可以發(fā)掘細(xì)胞器靶向的I型光敏劑在治療實(shí)體瘤中的巨大潛力。與對(duì)照化合物NBS-NH2相比,NBS-ER表現(xiàn)出較高的摩爾消光系數(shù)和熒光量子產(chǎn)率。在近紅外照射下可有效產(chǎn)生O2ˉ˙,使NBS-ER在乏氧條件下對(duì)細(xì)胞的光毒性與常氧條件下接近。NBS-NH2在細(xì)胞中主要分布于溶酶體,與已報(bào)道的苯并吩噻嗪衍生物一致,易引發(fā)細(xì)胞發(fā)生嚴(yán)重的溶酶體損傷,導(dǎo)致較高的暗毒性。而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)靶向修飾顯著降低了NBS-ER的暗毒性,提高了光毒性指數(shù)(Phototoxicity index, PI)。同時(shí),蛋白質(zhì)印跡和流式細(xì)胞術(shù)結(jié)果表明光誘導(dǎo)NBS-ER產(chǎn)生的ROS可以有效引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。此外,NBS-ER有效抑制了4T1荷瘤小鼠的腫瘤生長(zhǎng),證明其在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中也具有良好的光動(dòng)力治療效果。本工作通過(guò)調(diào)控光敏劑對(duì)不同細(xì)胞器的靶向能力,實(shí)現(xiàn)了對(duì)I型光敏劑性能的優(yōu)化,顯示出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)靶向光敏劑的治療潛力。 論文信息 An Endoplasmic Reticulum Targeting Type I Photosensitizer for Effective Photodynamic Therapy against Hypoxic Tumor Cells Shumeng Li, Yuncong Chen, Yanping Wu, Shankun Yao, Hao Yuan, Yehong Tan, Fen Qi, Weijiang He, Zijian Guo 該文收錄于《歐洲化學(xué)》“南京大學(xué)120周年校慶”特輯。 Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202202680













