《德國應用化學》VIP論文報道馮福德課題組在GSH−H2O2協(xié)同響應光敏劑的設計及其應用方面的研究進展
近期，我院馮福德課題組與中國科學院化學所王樹研究員合作開發(fā)了一種GSH−H2O2協(xié)同響應的小分子光敏劑，并對其細胞內協(xié)同激活光動力治療進行了應用研究。該成果以“GSH and H2O2 Co-Activatable Mitochondria-Targeted Photodynamic Therapy under Normoxia and Hypoxia”為題近期在線發(fā)表在德國應用化學雜志上（Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202003895），并被選為VIP論文。
基于腫瘤微環(huán)境設計可激活型的光敏劑（aPS）是近年來光動力治療（PDT）研究領域的熱點之一。多種內源性刺激因子協(xié)同參與光敏劑激活，在增強PDT過程的可控性和安全性方面具有重要應用價值。本研究根據(jù)還原型谷胱甘肽（GSH）和過氧化氫（H2O2）兩種刺激因子在腫瘤細胞內的異常狀態(tài)，設計了首個GSH−H2O2協(xié)同響應的線粒體靶向性aPS。如圖1所示，mitoaPS含有苯并噻二唑母核結構，鄰位硝基和烷硫基在特殊的GSH−H2O2氧化還原環(huán)境中經(jīng)歷自由基參與的一系列化學反應過程，激活雙型（I型和II型）光動力反應，產(chǎn)生大量超氧負離子自由基和單線態(tài)氧等活性氧物種。mitoaPS具有很低的暗毒性，但在常氧、乏氧以及雙光子激發(fā)等條件下都能產(chǎn)生顯著的PDT功效。
圖1. （a）以NO2ArSH為分子原型的GSH−H2O2協(xié)同轉化機制；（b）GSH−H2O2協(xié)同激活的PDT過程；（c）共聚焦顯微鏡下實時觀察PDT效果。
巰基自由基參與的化學機制研究是在該課題組前期H2S−H2O2交互響應熒光探針（MRP，mutually responsive probe）研究工作基礎上開展的（Chem. Eur. J.,2019, 25, 9164−9169）。這一類型探針熒光背景極低，在結合線粒體靶向性和跨鍵能量轉移（TBET）響應機制的分子設計后，被用于探測含有H2S和H2O2的特殊氧化還原微環(huán)境（圖2）。
圖2. H2S−H2O2參與的MRP把手片段自由基轉化過程。
論文的第一作者為我院的助理研究員孫劍博士（南京大學化學化工學院2018年博士畢業(yè)生）。馮福德教授、王樹研究員為該論文的共同通訊作者。南京大學郭子建院士、美國辛辛那提大學醫(yī)學院刁佳杰教授給予了重要指導。該研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃等項目的資助。
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