目前，光熱療法（PTT）已成為新型癌癥治療手段研究中的熱點，而開發(fā)具有近紅外吸收與高光熱轉(zhuǎn)化效率（PTCE）的光熱劑是實現(xiàn)理想PTT療效的重要因素，其對于降低激光功率密度以及研究在相對較低溫度下的光熱治療策略具有重要的意義。基于此，南方科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系李凱課題組報道了一種高光熱轉(zhuǎn)換效率的小分子光熱劑的設(shè)計，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。
在本項工作中，課題組設(shè)計出一種基于光誘導(dǎo)非絕熱衰退（PIND）效應(yīng)的新型有機(jī)小分子，并利用Apoptozole（Apo）對細(xì)胞熱損傷修復(fù)蛋白HSP70的表達(dá)抑制作用，實現(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，會受到較強(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。
在動物實驗方面，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)到平臺期保持穩(wěn)定。在C6TI/Apo-Tat和C6TI-Tat介導(dǎo)的PTT腫瘤治療實驗中，結(jié)果顯示C6TI/Apo-Tat對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）。通過對兩個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)計中需要引用長烷基鏈或復(fù)雜取代基的合成方式，結(jié)合對熱損傷修復(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腫瘤附近正常組織造成的熱損害等風(fēng)險，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)隊也特別感謝國家自然科學(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
課題組網(wǎng)頁：
李凱副教授
http://faculty.sustech.edu.cn/lik/
倪偵翔研究副教授
