近紅外二區(qū)有機(jī)小分子用于腫瘤治療和成像 - 一體化線粒體靶向應(yīng)用

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本文要點(diǎn)：診療一體化的概念發(fā)展至今，無(wú)數(shù)課題組開(kāi)發(fā)了各式各樣的診療試劑，然而大多數(shù)還是利用納米平臺(tái)包載臨床有效的抗癌藥物和診斷試劑，常見(jiàn)的抗癌藥物包括紫杉醇、喜樹(shù)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(wú)機(jī)量子點(diǎn)等等，然而開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、可控、生物相容性高的有機(jī)小分子診療試劑具有廣闊的臨床轉(zhuǎn)化前景。

當(dāng)前報(bào)道的有機(jī)小分子診療試劑依舊很少，該文獻(xiàn)基于前期的工作，開(kāi)發(fā)了小分子線粒體靶向診療試劑H4（圖1e），通過(guò)點(diǎn)擊反應(yīng)與PEG修飾葡萄糖單元偶聯(lián)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(duì)耐藥腫瘤提高療效。

圖1：a）H4-PEG-Glu的吸收（黑線）與發(fā)射（紅線）譜圖：b）H4-PEG-Glu與ICG在180m/cm2 的808nm激光持續(xù)照射下的光穩(wěn)定：c）H4-PEG-Glu與正常人細(xì) Hfob1.19、293T和人白血病細(xì)胞THP-1、Moml-13孵育成像圖；d）隨時(shí)間變化的熒光成像圖；e）H4與H4-PEG-Glu的結(jié)構(gòu)式；f）HOMO、LUMO分子軌道計(jì)算示意圖

通過(guò)細(xì)胞毒實(shí)驗(yàn)證實(shí)H4-PEG-Glu對(duì)人急性髓系白血病腫瘤細(xì)胞具有一定的毒性（圖2a），此外對(duì)正常細(xì)胞毒性較低。光熱實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了該診療藥物具有較好的光熱效應(yīng)（圖2bcdef）。

圖2：a）對(duì)293T、THP-1、Hfob1.19和Molm-13的細(xì)胞毒實(shí)驗(yàn)；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(zhuǎn)化效率的計(jì)算

作者進(jìn)一步探究了H4-PEG-Glu的細(xì)胞作用機(jī)制。臺(tái)盼藍(lán)染色排除實(shí)驗(yàn)（圖3b）進(jìn)一步證實(shí)了該診療試劑具有殺傷細(xì)胞的作用，此外化療加光熱可發(fā)揮最大細(xì)胞毒作用。Annexin V-FITC染色流式細(xì)胞術(shù)（圖3c & d）證實(shí)了該試劑通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡發(fā)揮抗腫瘤作用。細(xì)胞周期（圖4a&b）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該試劑通過(guò)滯留細(xì)胞周期于G0/G1而抑制細(xì)胞復(fù)制，從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。

圖3：a）不同處理組的細(xì)胞形態(tài)與數(shù)目的明場(chǎng)顯圖；b）臺(tái)盼藍(lán)染色排除實(shí)驗(yàn)結(jié)果；c）Annexin V+細(xì)胞數(shù)目直方圖：d）流式細(xì)胞檢測(cè)凋亡分布圖

圖4：a）流式細(xì)胞檢測(cè)細(xì)胞周期；b）不同細(xì)胞周期細(xì)胞分布直方圖

與Mito-tracer Green共染色實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了H4-PEG-Glu具有優(yōu)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(cè)試劑JC-1對(duì)不同處理組的線粒體膜電位進(jìn)行熒光染色（圖5b），結(jié)果顯示H4-PEG-Glu+Laer組對(duì)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(yáng)性細(xì)胞注射入B-NDG小鼠體內(nèi)進(jìn)行急性髓系白血病的造模，并成功地首次在小鼠體內(nèi)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(xié)同治療有效地降低了小鼠體內(nèi)外周血以及骨髓內(nèi)的CD34+細(xì)胞，證實(shí)了該有機(jī)小分子診療試劑具有較好的治療作用。