城大研究人员开发新型光氧化疗法用于抗癌治疗
由城市大学(城大)科学家领导的研究小组取得重大突破，发明了一类新型近红外激活光氧化剂，无需氧气即可有效杀死癌细胞。光氧化剂诱导一种独特形式的癌细胞死亡，可以克服癌细胞的抵抗力。这些发现提供了一种称为“光氧化疗法”的新策略，并为抗癌药物的开发提供了有希望的方向。
光动力疗法是一种创新的癌症治疗方法，利用光敏剂产生活性氧(ROS)，在光照射下选择性杀死癌细胞。然而，大多数现有的光动力疗法依赖于氧气的存在，而实体癌肿瘤通常具有氧气水平非常低的缺氧微环境，限制了这种方法的治疗效率。
为了解决这一限制，城大化学系朱光宇教授和生物医学系何明亮教授领导的研究小组发现了一种名为“金属增强光氧化”的效应。通过将铂等金属与有机光敏配体结合，它们显着增强了光氧化能力。这一突破促使他们开发出一类新型近红外激活铂(IV)光氧化剂(Pt(IV) photo-oxygenants)，可以被近红外(NIR)光激活，直接氧化生物分子并有效杀死癌细胞不需要氧气。
在他们的实验中，研究小组通过静脉注射向患有肿瘤的小鼠施用 Pt(IV) 光氧化剂。四小时后，他们对小鼠施加近红外辐射，以激活光氧化剂来攻击癌细胞。结果表明，肿瘤体积和重量分别显着减少 89% 和 76%，表明 Pt(IV) 光氧化剂具有强大的肿瘤抑制作用。
“有趣的是，我们发现 Pt(IV) 光氧化剂诱导癌细胞的‘死亡模式’不同于任何其他抗癌药物，”朱教授说。“通过强细胞内氧化应激和降低细胞内 pH 值的双重作用，启动了一种独特的癌细胞破坏模式。”
他们的实验数据表明，癌细胞内质网中积累的Pt(IV)光氧化剂被近红外辐射激活后，无需氧气即可剧烈氧化癌细胞内的关键生物分子，产生ROS、脂质过氧化物和质子。然后，ROS 和脂质过氧化物引发强烈的氧化爆发，而质子则降低细胞内 pH 值，为癌细胞创造不利的酸性微环境。
此外，他们的实验证实，Pt(IV) 光氧化剂在体外和体内均可有效激活免疫系统。Pt(IV) 光氧化剂引发免疫原性细胞死亡，刺激免疫细胞的增殖和激活。与对照组相比，用光活化 Pt(IV) 光氧化剂治疗的小鼠中，辅助性 T 细胞和杀伤性 T 细胞的数量分别增加了 7 倍和 23 倍，这两种细胞对于触发人体免疫反应至关重要。
“通过诱导非经典坏死，Pt(IV)光氧化剂可以克服癌细胞对传统光动力疗法和化疗药物的耐药性，激活免疫系统，有效消灭癌细胞。”朱教授解释道。
何教授说：“这些发现作为概念证明，表明基于金属增强光氧化的光氧化剂的开发是开发金属抗癌药物的一个有前途的新方向。”
研究小组计划进行临床前研究，以全面表征新发明的 Pt(IV) 光氧化剂的化学、生物和药物特性。他们的最终目标是确定用于临床测试的先导化合物。