目前，光熱療法（PTT）已成為新型癌癥治療手段研究中的熱點(diǎn)，而開發(fā)具有近紅外吸收與高光熱轉(zhuǎn)化效率（PTCE）的光熱劑是實(shí)現(xiàn)理想PTT療效的重要因素，其對(duì)于降低激光功率密度以及研究在相對(duì)較低溫度下的光熱治療策略具有重要的意義?；诖?，南方科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系李凱課題組報(bào)道了一種高光熱轉(zhuǎn)換效率的小分子光熱劑的設(shè)計(jì)，及其在協(xié)同HSP70抑制策略的低溫光熱治療中的應(yīng)用進(jìn)展。
在本項(xiàng)工作中，課題組設(shè)計(jì)出一種基于光誘導(dǎo)非絕熱衰退（PIND）效應(yīng)的新型有機(jī)小分子，并利用Apoptozole（Apo）對(duì)細(xì)胞熱損傷修復(fù)蛋白HSP70的表達(dá)抑制作用，實(shí)現(xiàn)了808nm激發(fā)的43℃高效PTT腫瘤治療。該類亞胺基分子馬達(dá)在受到激光照射而躍遷到激發(fā)態(tài)時(shí)，會(huì)受到較強(qiáng)的分子內(nèi)扭曲電荷轉(zhuǎn)移（TICT）效應(yīng)的影響，利于通過圓錐交叉（CI）過程，以非輻射衰退的方式釋放能量回到基態(tài)，此過程可視被為一種光誘導(dǎo)非絕熱衰退（PIND）現(xiàn)象。相較于商業(yè)化探針I(yè)CG而言，該類激發(fā)態(tài)分子幾乎無熒光的釋放，因此能更高效地將光能轉(zhuǎn)換成熱能，展現(xiàn)出高達(dá)90%的光熱轉(zhuǎn)換效率。
在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面，作者通過納米沉淀法和細(xì)胞穿膜肽的表面修飾，構(gòu)建出一種熱響應(yīng)腫瘤細(xì)胞遞送系統(tǒng)，并且以裸鼠的4T1皮下移植瘤作為腫瘤模型，研究C6TI/Apo-Tat納米微粒介導(dǎo)的低溫PTT腫瘤治療效果。如圖2a所示，小鼠尾靜脈注射C6TI/Apo-Tat 8小時(shí)后，使用808nm激光照射小鼠，腫瘤部位可快速升溫至43 oC，并達(dá)到平臺(tái)期保持穩(wěn)定。在C6TI/Apo-Tat和C6TI-Tat介導(dǎo)的PTT腫瘤治療實(shí)驗(yàn)中，結(jié)果顯示C6TI/Apo-Tat對(duì)腫瘤的治療效果顯著優(yōu)于C6TI-Tat，且C6TI/Apo-Tat治療組腫瘤復(fù)發(fā)明顯低于C6TI-Tat治療組（圖2b、2c）。通過對(duì)兩個(gè)治療組原位腫瘤組織切片HSP70免疫和TUNEL組化染色分析發(fā)現(xiàn)（圖2d），熱觸發(fā)釋放的Apo可有效抑制腫瘤部位細(xì)胞熱損傷修復(fù)蛋白HSP70的表達(dá)，導(dǎo)致C6TI/Apo-Tat介導(dǎo)的低溫PTT腫瘤細(xì)胞凋亡率顯著高于C6TI-Tat治療組，證明了該聯(lián)合治療策略的有效性。因此，本研究報(bào)道的高效光熱轉(zhuǎn)換分子馬達(dá)型光熱劑，避免了傳統(tǒng)有機(jī)光熱劑設(shè)計(jì)中需要引用長(zhǎng)烷基鏈或復(fù)雜取代基的合成方式，結(jié)合對(duì)熱損傷修復(fù)蛋白HSP70表達(dá)的抑制機(jī)理，有效的突破傳統(tǒng)高溫PTT治療的局限性，極大降低了高溫消融過程對(duì)腫瘤附近正常組織造成的熱損害等風(fēng)險(xiǎn)，為小分子高效光熱劑的開發(fā)提供了新的思路。
相關(guān)工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.。南方科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系李凱副教授為通訊作者，研究副教授倪偵翔為論文第一作者，張勛為共同第一作者，課題組成員楊光、康天懌等做出了重要貢獻(xiàn)。研究團(tuán)隊(duì)也特別感謝國(guó)家自然科學(xué)基金及深圳市科創(chuàng)委等資助。
論文鏈接：
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202002516
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李凱副教授
http://faculty.sustech.edu.cn/lik/
倪偵翔研究副教授
