近紅外二區有機小分子用于腫瘤治療和成像 - 一體化線粒體靶向應用

瀏覽次數：1738　發布日期：2021-7-7　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

本文要點：診療一體化的概念發展至今，無數課題組開發了各式各樣的診療試劑，然而大多數還是利用納米平臺包載臨床有效的抗癌藥物和診斷試劑，常見的抗癌藥物包括紫杉醇、喜樹堿、阿霉素、順鉑及其前藥等，診斷試劑則包括了近紅外熒光分子、近紅外聚合物分子以及無機量子點等等，然而開發簡單、可控、生物相容性高的有機小分子診療試劑具有廣闊的臨床轉化前景。

當前報道的有機小分子診療試劑依舊很少，該文獻基于前期的工作，開發了小分子線粒體靶向診療試劑H4（圖1e），通過點擊反應與PEG修飾葡萄糖單元偶聯得到化合物H4-PEG-Glu，一方面提高了水溶性，另一方面增加了腫瘤靶向的作用（圖1c），從而對耐藥腫瘤提高療效。

圖1：a）H4-PEG-Glu的吸收（黑線）與發射（紅線）譜圖：b）H4-PEG-Glu與ICG在180m/cm2 的808nm激光持續照射下的光穩定：c）H4-PEG-Glu與正常人細 Hfob1.19、293T和人白血病細胞THP-1、Moml-13孵育成像圖；d）隨時間變化的熒光成像圖；e）H4與H4-PEG-Glu的結構式；f）HOMO、LUMO分子軌道計算示意圖

通過細胞毒實驗證實H4-PEG-Glu對人急性髓系白血病腫瘤細胞具有一定的毒性（圖2a），此外對正常細胞毒性較低。光熱實驗進一步證實了該診療藥物具有較好的光熱效應（圖2bcdef）。

圖2：a）對293T、THP-1、Hfob1.19和Molm-13的細胞毒實驗；b）不同濃度的H4-PEG-Glu的升溫曲線線；c）不同功率下的升溫曲線；c）升溫冷卻曲線；e & f）光熱轉化效率的計算

作者進一步探究了H4-PEG-Glu的細胞作用機制。臺盼藍染色排除實驗（圖3b）進一步證實了該診療試劑具有殺傷細胞的作用，此外化療加光熱可發揮最大細胞毒作用。Annexin V-FITC染色流式細胞術（圖3c & d）證實了該試劑通過誘導細胞凋亡發揮抗腫瘤作用。細胞周期（圖4a&b）實驗結果顯示該試劑通過滯留細胞周期于G0/G1而抑制細胞復制，從而抑制腫瘤細胞的生長。

圖3：a）不同處理組的細胞形態與數目的明場顯圖；b）臺盼藍染色排除實驗結果；c）Annexin V+細胞數目直方圖：d）流式細胞檢測凋亡分布圖

圖4：a）流式細胞檢測細胞周期；b）不同細胞周期細胞分布直方圖

與Mito-tracer Green共染色實驗驗證了H4-PEG-Glu具有優秀的線粒體靶向能力（圖5a），另外作者利用線粒體膜電位檢測試劑JC-1對不同處理組的線粒體膜電位進行熒光染色（圖5b），結果顯示H4-PEG-Glu+Laer組對線粒體膜電位有影響，使得線粒體膜電位降低。最后，作用利用人源CD34陽性細胞注射入B-NDG小鼠體內進行急性髓系白血病的造模，并成功地首次在小鼠體內利用近紅外有小分子診療試劑成像骨髓血癌病灶（圖6a），此外，化療與光熱協同治療有效地降低了小鼠體內外周血以及骨髓內的CD34+細胞，證實了該有機小分子診療試劑具有較好的治療作用。