可视化无形之物：基于钌的光激活化疗剂及其对固定癌细胞中DNA合成抑制作用的双击成像技术

《Journal of the American Chemical Society》：Visualizing the Invisible: Dual Click Imaging of Ruthenium-Based Photoactivated Chemotherapy Agents and Their DNA Synthesis Inhibition in Fixed Cancer Cells

光化学合成两种烷基化 ruthenium-PACT 复合物，通过铜卡宾点击化学在固定细胞中后标记追踪，发现光激活后复合物在细胞核、溶酶体和 Golgi 中富集，并抑制 DNA 复制。

　　近年来，光激活化疗（PACT）作为一种新兴的癌症治疗手段，因其能够在不依赖氧气的情况下靶向杀死肿瘤细胞而受到广泛关注。与传统的光动力疗法（PDT）和光动力诊断（PDD）不同，PACT通过光激活实现药物释放，从而在细胞内产生毒性效应，避免了因产生活性氧（ROS）而造成的组织损伤。然而，PACT药物的一个显著缺点是它们通常不具备发光特性，这使得研究其在细胞内的行为变得极具挑战性。为了解决这一问题，本研究中，科学家们开发了一种新的方法，利用生物正交点击化学技术，成功追踪了两种基于钌的PACT化合物在细胞内的动态变化，并揭示了其光激活后的靶向机制。

为了实现这一目标，研究人员合成了两种具有炔基官能团的钌基PACT化合物，它们的化学式为[Ru(HCC-tpy)(N?N)(Hmte)](PF?)?，其中HCC-tpy代表4′-乙炔基-2,2′:6′,2″-三联吡啶，N?N分别为3,3′-双异喹啉（i-biq）和二（异喹啉-3-基）胺（i-Hdiqa），Hmte为2-(甲硫基)乙醇。这些化合物的合成过程中，采用了保护-去保护策略，以防止自由炔基与钌中心的配位不饱和位点发生不必要的反应。最终，通过使用过量的钾氟化物去除保护基，成功得到了两种具有自由炔基的化合物。实验结果显示，炔基修饰并未显著改变这些化合物的热稳定性和光取代量子产率（分别为0.022和0.080），并且它们的细胞摄取量比非炔基修饰的类似物提高了两倍，从而在黑暗和光激活条件下均表现出更高的细胞毒性。

为了进一步研究这些化合物在细胞内的行为，研究人员采用了一种独特的点击化学策略，即在细胞固定后，通过铜催化的叠氮-炔环加成反应（CuAAC）对化合物进行后合成荧光标记。这种方法允许在细胞环境中对原本不可见的PACT化合物进行追踪，并且可以在不同时间点观察其动态变化。实验结果表明，这些化合物在光激活后主要分布在细胞质中，并与溶酶体和高尔基体发生共定位，同时部分进入细胞核。此外，通过将点击化学与代谢DNA标记技术（如IEDDA反应）相结合，研究人员还发现光激活的化合物能够显著抑制DNA复制，这为理解其作用机制提供了重要线索。

研究结果还揭示了炔基修饰对化合物行为的影响。虽然炔基本身仅由三个原子组成，但它的引入显著增加了化合物的脂溶性，从而提高了其在细胞内的摄取量。这一发现表明，炔基修饰可能改变了化合物与细胞膜或特定细胞器的相互作用方式，使其更容易进入细胞内部并积累在关键的细胞结构中。此外，通过改变光激活时间和细胞孵育时间，研究人员能够观察到化合物在细胞内的动态迁移过程，进一步支持了它们在细胞内的作用机制并非单一的，而是涉及多个细胞器。

这些研究结果不仅为钌基PACT化合物在细胞内的行为提供了新的见解，还为未来设计更有效的光激活化疗药物提供了理论依据。通过结合点击化学与细胞成像技术，研究人员能够以更精确的方式追踪这些化合物在细胞内的分布和作用路径，这有助于进一步优化其药代动力学和靶向性。此外，这种技术的推广也为研究其他非发光金属药物在细胞内的行为提供了新的工具，从而推动了光化学药物在临床应用中的发展。