近紅外二區(qū)有機小分子用于腫瘤治療和成像 - 一體化線粒體靶向應(yīng)用
瀏覽次數(shù):1589 發(fā)布日期:2021-7-7
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本文要點:診療一體化的概念發(fā)展至今,無數(shù)課題組開發(fā)了各式各樣的診療試劑,然而大多數(shù)還是利用納米平臺包載臨床有效的抗癌藥物和診斷試劑,常見的抗癌藥物包括紫杉醇、喜樹堿、阿霉素、順鉑及其前藥等,診斷試劑則包括了近紅外熒光分子、近紅外聚合物分子以及無機量子點等等,然而開發(fā)簡單、可控、生物相容性高的有機小分子診療試劑具有廣闊的臨床轉(zhuǎn)化前景。
當(dāng)前報道的有機小分子診療試劑依舊很少,該文獻(xiàn)基于前期的工作,開發(fā)了小分子線粒體靶向診療試劑H4(圖1e),通過點擊反應(yīng)與PEG修飾葡萄糖單元偶聯(lián)得到化合物H4-PEG-Glu,一方面提高了水溶性,另一方面增加了腫瘤靶向的作用(圖1c),從而對耐藥腫瘤提高療效。
圖1:a)H4-PEG-Glu的吸收(黑線)與發(fā)射(紅線)譜圖:b)H4-PEG-Glu與ICG在180m/cm2 的808nm激光持續(xù)照射下的光穩(wěn)定:c)H4-PEG-Glu與正常人細(xì) Hfob1.19、293T和人白血病細(xì)胞THP-1、Moml-13孵育成像圖;d)隨時間變化的熒光成像圖;e)H4與H4-PEG-Glu的結(jié)構(gòu)式;f)HOMO、LUMO分子軌道計算示意圖
通過細(xì)胞毒實驗證實H4-PEG-Glu對人急性髓系白血病腫瘤細(xì)胞具有一定的毒性(圖2a),此外對正常細(xì)胞毒性較低。光熱實驗進(jìn)一步證實了該診療藥物具有較好的光熱效應(yīng)(圖2bcdef)。
圖2:a)對293T、THP-1、Hfob1.19和Molm-13的細(xì)胞毒實驗;b)不同濃度的H4-PEG-Glu的升溫曲線線;c)不同功率下的升溫曲線;c)升溫冷卻曲線;e & f)光熱轉(zhuǎn)化效率的計算
作者進(jìn)一步探究了H4-PEG-Glu的細(xì)胞作用機制。臺盼藍(lán)染色排除實驗(圖3b)進(jìn)一步證實了該診療試劑具有殺傷細(xì)胞的作用,此外化療加光熱可發(fā)揮最大細(xì)胞毒作用。Annexin V-FITC染色流式細(xì)胞術(shù)(圖3c & d)證實了該試劑通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡發(fā)揮抗腫瘤作用。細(xì)胞周期(圖4a&b)實驗結(jié)果顯示該試劑通過滯留細(xì)胞周期于G0/G1而抑制細(xì)胞復(fù)制,從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長。
圖3:a)不同處理組的細(xì)胞形態(tài)與數(shù)目的明場顯圖;b)臺盼藍(lán)染色排除實驗結(jié)果;c)Annexin V+細(xì)胞數(shù)目直方圖:d)流式細(xì)胞檢測凋亡分布圖
圖4:a)流式細(xì)胞檢測細(xì)胞周期;b)不同細(xì)胞周期細(xì)胞分布直方圖
與Mito-tracer Green共染色實驗驗證了H4-PEG-Glu具有優(yōu)秀的線粒體靶向能力(圖5a),另外作者利用線粒體膜電位檢測試劑JC-1對不同處理組的線粒體膜電位進(jìn)行熒光染色(圖5b),結(jié)果顯示H4-PEG-Glu+Laer組對線粒體膜電位有影響,使得線粒體膜電位降低。最后,作用利用人源CD34陽性細(xì)胞注射入B-NDG小鼠體內(nèi)進(jìn)行急性髓系白血病的造模,并成功地首次在小鼠體內(nèi)利用近紅外有小分子診療試劑成像骨髓血癌病灶(圖6a),此外,化療與光熱協(xié)同治療有效地降低了小鼠體內(nèi)外周血以及骨髓內(nèi)的CD34+細(xì)胞,證實了該有機小分子診療試劑具有較好的治療作用。
圖5:a)線粒體共定位成像;b)線粒體膜電位熒光成像圖
圖6:a)AML小鼠NIRⅡ成像圖;b)PDX小鼠AML造模示意圖;c)不同處理組外周血和骨髓CD34+細(xì)胞含量對比直方圖;d)免疫組化染色成像圖
參考文獻(xiàn):
Yujia Zheng, Xuechuan Hong et al.All-in-one mitochondria-targeted NIR-II fluorophores for cancer therapy and imaging.[J]. Chem. Sci., 2021, 12, 1843
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