开发新的光氧化疗法用于抗癌治疗

由香港城市大学(城大)科学家领导的研究小组取得了重大突破，他们发明了一类新的近红外激活光氧化剂，可以有效地杀死癌细胞……

　　

由香港城市大学(城大)科学家领导的一个研究小组取得了一项重大突破，他们发明了一种新型的近红外激活光氧化剂，可以在不需要氧气的情况下有效地杀死癌细胞。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。这一发现提供了一种被称为光氧化疗法的新策略，并为抗癌药物的开发提供了一个有希望的方向。

这篇题为“近红外激活抗癌铂(IV)复合物以不依赖氧的方式直接光氧化生物分子”的论文发表在《Nature Chemistry》杂志上。

光动力疗法是一种创新的癌症治疗方法，它利用光敏剂产生活性氧(ROSs)，当光照射时，活性氧选择性地杀死癌细胞。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。

为了解决这一问题，由城大化学系Zhu Guangyu教授和生物医学科学系Mingliang He教授领导的研究小组发现了一种被称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偶联，显著提高了材料的光氧化能力。这一突破使他们开发了一类新的近红外活化铂(IV)光氧化剂(Pt(IV)光氧化剂)，它可以被近红外(NIR)光激活，直接氧化生物分子，在不需要氧气的情况下有效地杀死癌细胞。

在他们的实验中，研究小组通过静脉注射给肿瘤小鼠注射Pt(IV)光氧化剂。四小时后，他们对老鼠进行近红外辐射，以激活光氧化剂来攻击癌细胞。结果显示，肿瘤体积和重量分别显著减少89%和76%，表明Pt(IV)光氧化剂具有有效的肿瘤抑制作用。

“有趣的是，我们发现由Pt(IV)光氧化剂诱导的癌细胞的‘死亡模式’不同于任何其他抗癌药物，”Zhu Guangyu教授说。“一种独特的癌细胞破坏模式是通过强烈的细胞内氧化应激和降低细胞内pH值的双重作用而启动的。”

他们的实验数据表明，积聚在癌细胞内部内质网的Pt(IV)光氧化剂在近红外辐射激活后，不需要氧气就能强烈氧化癌细胞内的关键生物分子，生成ROSs、脂质过氧化物和质子。ROSs和脂质过氧化物随后引发了强烈的氧化爆发，而质子降低了细胞内的pH值，为癌细胞创造了一个不利的酸性微环境。

此外，他们的实验证实，Pt(IV)光氧化剂在体内和体外都能有效激活免疫系统。Pt(IV)光氧化剂触发免疫原性细胞死亡，刺激免疫细胞的增殖和活化。与对照组相比，接受光活化Pt(IV)光氧化剂治疗的小鼠体内T辅助细胞和T杀伤细胞的数量分别增加了7倍和23倍，这两种细胞对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抵抗力，激活免疫系统，有效地消灭癌细胞，”Zhu Guangyu教授解释说。

Mingliang He教授说:“这些发现证明了概念，并表明基于金属增强光氧化的光氧化剂的开发是开发金属基抗癌药物的一个有希望的新方向。”

研究小组计划进行临床前研究，以充分表征新发明的Pt(IV)光氧化剂的化学，生物学和药物特性。他们的最终目标是确定用于临床试验的先导化合物。

香港城市大学提供