细胞内钙离子诱导的活性氧生成促进方酸菁染料光毒性机制研究及其在肿瘤光动力治疗中的应用

【编辑推荐】本研究通过合成不同吲哚啉环修饰的方酸菁染料（SQs），系统揭示了溴取代（Br-SQ-C4）和硫取代（SQ-S-C4）通过调控内质网（ER）和线粒体Ca2+/ROS信号轴增强光动力治疗（PDT）效应的分子机制，为设计靶向细胞器Ca2+信号通路的新型光敏剂提供了理论依据。

　　

Highlight

本研究亮点在于阐明方酸菁染料（SQs）结构修饰如何通过特异性调控细胞内Ca²⁺信号通路增强其光毒性。溴取代促进染料定位于内质网（ER），诱导更强的ER Ca²⁺释放和钙池操纵性钙内流（SOCE），进而触发级联式线粒体Ca²⁺超载和ROS爆发；而硫取代则直接靶向线粒体，基础状态下即可显著扰动Ca²⁺/ROS动态平衡。

Discussion

方酸菁染料（SQs）作为新兴光敏剂（PS），其结构-活性关系研究具有重要意义。我们首次揭示：1）溴原子引入通过增强系间窜越（ISC）效率提高单线态氧（¹O₂）产率；2）硫原子取代通过改变染料电子结构增强光稳定性；3）N-丁基链长度（C4）是平衡细胞摄取与分散性的关键参数。特别值得注意的是，Br-SQ-C4诱导的ER-线粒体Ca²⁺信号"对话"可协同放大光毒性效应，这种双靶点策略为开发下一代PS提供了新思路。

Conclusions

本研究表明Br-SQ-C4和SQ-S-C4是具有临床应用前景的新型光敏剂：1）暗毒性极低（IC₅₀达纳摩尔级）；2）通过差异化Ca²⁺信号通路调控实现"细胞器特异性杀伤"；3）对MCF-7和PANC-1细胞系均显示卓越光动力效果。该发现为基于细胞器Ca²⁺信号网络调控的精准PDT策略奠定了理论基础。