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为解决铜诱导的化学动力学治疗(CDT)中因内源性谷胱甘肽(GSH)不足难以达到满意抗癌效果的问题,研究人员合成新型两亲性二酰腙(化合物 1)。结果显示其能抑制 HCT-116 细胞生长,体内抑制率达 85.12%,为精准靶向 CDT 提供参考。
肿瘤,这个如同恶魔般的存在,一直威胁着人类的健康。在对抗肿瘤的漫长征程中,科学家们不断探索各种有效的治疗手段。化学动力学治疗(Chemodynamic Therapy,CDT)作为一种新兴的肿瘤治疗方法,备受关注。它的原理是通过干扰细胞内的氧化还原平衡,来抑制肿瘤的发展。在 CDT 中,铜离子发挥着关键作用,铜诱导的 CDT 需要将铜(II)离子输送到肿瘤细胞内,与细胞内的谷胱甘肽(Glutathione,GSH)反应,生成 Cu?,进而通过类 Fenton 反应产生有毒的羟基自由基(?OH),以此来杀死肿瘤细胞。
然而,现实却给这一疗法带来了挑战。由于肿瘤细胞内源性 GSH 的含量不足,导致铜(II)离子无法充分被还原为 Cu?,难以产生足够的?OH 来达到理想的抗癌效果。这就好比战士们上了战场,却发现武器弹药不足,难以战胜敌人。在这样的背景下,研发一种既能结合又能还原铜(II)离子的受体显得尤为重要。国内的研究人员勇挑重担,开展了一项具有创新性的研究。
研究人员合成了一种新型两亲性二酰腙(化合物 1)。他们发现,化合物 1 不仅能够与铜(II)离子发生络合反应,还具备将部分二价铜离子还原为一价铜离子的能力。这种独特的性质使得生成的含有混合 Cu(I)/Cu(II)的组装体呈现出球状纳米颗粒的形态。这些纳米颗粒就像拥有导航系统的微型导弹,能够轻松地进入 HCT-116 细胞(一种结肠癌细胞系),并在弱酸性环境中释放出 Cu?和 Cu2?。
研究人员通过一系列实验,得出了令人振奋的结论。在体外实验中,这种含有混合价态铜离子的复合物 1 对 HCT-116 细胞的生长表现出显著的抑制作用,其半抑制浓度(IC??)为 2.17 ± 2.88 μM。在体内实验中,复合物 1 对结肠癌的生长抑制率更是高达 85.12%,远远超过了化合物 1、Cu (ClO?)?单独使用时的效果,甚至比作为阳性对照的紫杉醇(一种常用的抗癌药物)还要出色。同时,复合物 1 的毒性相对较低,这意味着在治疗肿瘤的过程中,对正常细胞的损伤较小。这项研究成果发表在《Bioorganic Chemistry》上,为肿瘤的化学动力学治疗提供了新的思路和方法,具有重要的意义。
在研究过程中,研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,通过薄层层析(Thin Layer Chromatography,TLC)对反应混合物进行检测,以监控反应进程;其次,利用 Shimadzu RF-5301 PC 荧光分光光度计获取荧光发射光谱,以及北京普析通用 TU-1810 获取紫外 - 可见吸收光谱(UV-vis absorption spectra),来分析化合物的光学性质;最后,借助 Bruker Avance-III 600 光谱仪进行 1H 和 13C 核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)分析,确定化合物的结构。
合成化合物 1
研究人员成功合成了化合物 1,其结构中的酰腙基团含有多个有序排列的 N 和 O 原子,这些原子能够与铜离子发生良好的相互作用。同时,二乙氨基具有供电子性质,使其对氧化剂敏感。此外,连接的聚乙二醇(Polyethylene Glycol,PEG)赋予了化合物 1 两亲性,使其能够自发组装成球状纳米颗粒。
复合物 1 的性质及对细胞的影响
研究发现,化合物 1 与铜离子以 1:1 混合后,能够将二价铜离子还原,形成具有球状形态的 Cu(I/II)混合价态复合物(复合物 1)。该复合物的稳定性可受 pH 值调节。在弱酸性环境下,复合物 1 能够进入 HCT-116 细胞,并释放出 Cu?和 Cu2?。这些离子通过增强的类 Fenton 反应,对细胞线粒体造成损伤,从而抑制了 HCT-116 细胞的生长。
体内实验结果
在体内实验中,研究人员观察到复合物 1 对结肠癌的生长具有显著的抑制作用,抑制率达到了 85.12%。这一结果表明,复合物 1 在肿瘤治疗方面具有巨大的潜力,为临床肿瘤治疗提供了新的可能性。
研究人员成功合成了新型两亲性二酰腙化合物 1,并制备出具有独特性质的复合物 1。复合物 1 在体内外实验中均展现出优异的抑制肿瘤细胞生长的能力,且毒性较低。这项研究为铜(I/II)介导的精准靶向 CDT 治疗方案提供了重要的参考,有望推动肿瘤化学动力学治疗领域的进一步发展。然而,目前的研究仍处于基础阶段,未来还需要更多的研究来进一步探索复合物 1 在体内的作用机制、优化其给药方式以及评估其长期安全性等问题。相信随着研究的不断深入,这种新型的治疗方法将为肿瘤患者带来更多的希望。