彭孝军教授课题组报道首例近红外光驱动超氧阴离子自由基

分子发生器用于乏氧实体瘤光动力治疗

世界上无论哪个国家和地区，肿瘤都成为了当今威胁人类生命健康的最大因素，给人类社会造成了沉重的负担。如何实现肿瘤的诊断与治疗一体化，一直是生物医学以及化学领域研究者所关注的重大课题。光动力治疗（Photodynamic Therapy, PDT）是一种基于光敏剂的新型癌症治疗手段，其可在特定波长激发光的作用下产生活性氧类物质（reactive oxygenspecies，ROS），导致肿瘤细胞坏死和凋亡，或通过破坏肿瘤组织中的微血管造成局部缺血缺氧导致癌细胞死亡。由于其良好的可重复应用无耐药性以及较小的侵入性等特征，PDT日渐成为一种颇具前景的肿瘤治疗方式。然而，在光动力治疗过程中，传统应用的光敏剂主要为氧气依赖性的Type II试剂，这严重限制了其对于实体瘤内部乏氧区域的治疗效果。因此，设计合成能够克服肿瘤乏氧的新型高效诊疗一体化光敏剂对于提高抗肿瘤效果至关重要。

近日，化环生学部精细化工国家重点实验室彭孝军教授团队报道了首例近红外光控小分子超氧阴离子自由基产生体（ENBS-B）用于乏氧肿瘤的靶向光动力治疗，并揭示了其在生物体内乏氧状态下仍具有理想光动力效果的可能性机制。研究表明，产生的超氧阴离子自由基既可以直接导致细胞损伤，还可参与细胞内超氧歧化酶介导的歧化反应以及随后的芬顿反应形成强氧化能力羟基自由基以进一步强化抗厌氧作用。而且，在上述联级生物反应中，氧气分子可在一定程度上循环利用，这就为ENBS-B在低氧状态下良好的Type I PDT效果提供了保障。此外，通过与癌症标志物生物素的共价连接，在体外共培养模型中实现了肿瘤与正常细胞的高效区分（87倍）。尾静脉注射后，ENBS-B可选择性靶向肿瘤部位，并在光照后明显抑制肿瘤生长。更重要的是，ENBS-B的光动力效果是临床用光敏剂Ce6的114倍。这些实验和理论结果将有助于设计开发高效光敏剂，应用于临床乏氧实体瘤的靶向诊断与治疗。

相关成果发表于J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 14851−14859。文章第一作者是本课题组博士研究生李明乐，通讯作者为大连理工大学彭孝军教授，以上工作得到了国家自然科学基金、NSFC-辽宁联合基金的大力支持。