巢晖教授团队：构建用于乏氧肿瘤光动力疗的铱配合物光敏剂

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光动力疗法（PDT）在生物医学领域，特别是肿瘤治疗应用方面获得了快速发展。通过空间和时间的特异性照射，光敏剂可以在肿瘤组织中选择性地产生活性物质，高效率杀伤肿瘤细胞的同时显著降低副作用。现有商用光敏剂主要通过将能量传递至氧气，产生单线态氧从而实现肿瘤细胞杀伤。这一过程强烈依赖于氧气的局部浓度和扩散速率，而乏氧是实体肿瘤最为显著的微环境特征之一，低氧环境极大地限制了这些光敏剂在癌症治疗中的应用。 因此，研究开发不依赖于氧气的新型光敏剂，在拓展光动力治疗、实现精准肿瘤治疗中具有广阔的应用前景。

图1. 用于乏氧肿瘤光动力疗的铱配合物光敏剂作用机理示意图

       近期，中山大学化学学院巢晖教授研究团队构建了一例线粒体靶向的蒽醌铱(III)配合物并用于乏氧肿瘤光动力治疗。具有蒽醌基团的配合物Ir4在乏氧条件下可被NADPH及蒽醌还原酶还原，生成具有二羟基蒽结构的Ir4-red。通过电子顺磁共振波谱、碳自由基俘获、DNA光断裂实验证明Ir4-red在双光子激发时产生碳自由基。利用瞬态吸收光谱和TD-DFT计算结合初步探索了碳自由基的产生机理。细胞水平实验表明，配合物通过主动运输方式被肿瘤细胞摄取并富集在线粒体区域。在乏氧条件下，Ir4被快速还原并在双光子（730 nm）激发下产生碳自由基，损伤线粒体最终诱导肿瘤细胞凋亡。此外，利用Ir4-red的强磷光发射，在细胞层次还实现了对肿瘤细胞的选择识别。Ir4在裸鼠肿瘤模型中同样表现出了非常优异的双光子光动力疗抗肿瘤活性。
       该研究成果发表在化学著名综合期刊Angewandte Chemie International Edition (IF = 12.959)，文章的共同第一作者是中山大学化学学院博士研究生旷实和孙伶俐博士。陈禹副教授（中山大学）、张喜庭博士（香港大学）、巢晖教授（中山大学）为共同通讯作者。（Shi Kuang, Lingli Sun, Xianrui Zhang, XinXing Liao, Thomas W. Rees, Leli Zeng, Yu Chen*, Xiting Zhang*, Liangnian Ji and Hui Chao*, “A Mitochondrion-Localized Two-Photon Photosensitizer Generating Carbon Radicals against Hypoxic Tumour”, Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202009888）。全文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202009888
       该项研究得到了以上研究工作得到了国家自然科学基金（Nos. 21525105, 21778079, 21977126），教育部 （No. IRT-17R111），中央高校基本科研业务费（No. 20lgjc01）和广州“珠江科技新星”计划（No. 201806010136）等项目的资助。
      文章来源：中山大学
       巢晖，中山大学教授、博士生导师。国家杰出青年科学基金获得者(2015)，入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”(2006 )和广东特支计划“百千万工程领军人才”(2016 ) 。1992年毕业于湘潭师范学院(现湖南科技大学) ，1997年于南开大学获硕士学位，2000年于中山大学获博士学位。2000年至2003年多次赴香港科技大学化学系合作科研。2004年至2005年在美国Texas A&M大学化学系进行博士后研究。主要从事基于金属配合物的生物荧光探针和抗肿瘤药物研究。作为主持人承担国家自然科学基金、973计划课题、教育部、广东省科技项目等20多项。在Chem. Soc. Rev., Coord. Chem. Rev., Proc. Natl, Acad. Sci. USA, Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Sci., Small, Biomaterials, Chem. Commun., Chem. Eur. J., J. Med. Chem.等国际期刊发表SCI论文180多篇，论文总他引4600多次；申请中国发明专利16件，授权12件；参编专著教材5部。2005年获中国化学会“青年化学奖”， 2011年获广东省科学技术奖一等奖（第二完成人），2012年被评为南粤优秀教师（广东省），2012年获国家自然科学奖二等奖（第三完成人），2014年获宝钢优秀教师奖。目前担任中国化学会化学生物学专业委员会委员、药物化学与分子诊断教育部重点实验室（河北大学）学术委员会委员、《Scientific Reports》编委、《Journal of Inorganic Biochemistry》编委、《大学化学》编委。
         陈禹，中山大学化学学院。2005年获得中山大学学士学位，2010年获得中山大学博士学位，之后在中山大学生命科学院从事博士后研究工作。研究领域：金属配合物的合成及生物医药应用研究，重点在金属抗肿瘤药物和生物成像试剂的研究。