彭孝軍院士團(tuán)隊(duì)在腫瘤診療領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展
我國(guó)染料產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入以結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)品升級(jí)、綠色發(fā)展為主要特征的高質(zhì)量發(fā)展新時(shí)代。作為典型的高附加值精細(xì)化學(xué)品，生物醫(yī)用染料可應(yīng)用于熒光標(biāo)記、體外診斷、疾病治療等領(lǐng)域。尤其在腫瘤的熒光診斷和治療上，功能染料發(fā)揮著重要作用。近日，大連理工大學(xué)精細(xì)化工彭孝軍院士團(tuán)隊(duì)在腫瘤的熒光診斷和治療領(lǐng)域取得了系列突破性進(jìn)展，推動(dòng)了高性能腫瘤診療用功能染料的發(fā)展。
（1）高信噪比癌細(xì)胞識(shí)別染料用于腫瘤熒光手術(shù)：
惡性腫瘤的復(fù)發(fā)主要是由于手術(shù)切除不徹底所致。在臨床上由于缺乏明確區(qū)分正常組織和腫瘤組織邊界范圍的有效手段，外科醫(yī)生難以發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確切除微小轉(zhuǎn)移性腫瘤病灶。因此，開發(fā)高信噪比識(shí)別腫瘤組織可激活的熒光染料顯得尤為迫切。彭孝軍院士團(tuán)隊(duì)近期與韓國(guó)梨花女子大學(xué)化學(xué)與納米科學(xué)系Juyoung Yoon院士團(tuán)隊(duì)合作，基于氨基肽酶N（CD13/APN）介導(dǎo)惡性腫瘤的進(jìn)展、侵襲和轉(zhuǎn)移特異性生物標(biāo)志物，設(shè)計(jì)合成了新型可激活熒光染料。該染料能夠精準(zhǔn)高信噪比地區(qū)分正常細(xì)胞和癌細(xì)胞；正常組織和癌組織。通過簡(jiǎn)易噴灑，染料對(duì)直徑小于1毫米的腫瘤轉(zhuǎn)移病灶呈現(xiàn)出優(yōu)異的識(shí)別能力，可以引導(dǎo)手術(shù)對(duì)腫瘤的精準(zhǔn)切除。為臨床上熒光手術(shù)的順利開展提供強(qiáng)有力的工具。該工作以全文形式近期發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上（Aminopeptidase N Activatable Fluorescent Probe for Tracking Metastatic Cancer and Image-Guided Surgery via in Situ Spraying, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 6381-6389）。文章第一作者是大連理工大學(xué)博士畢業(yè)生李海東（現(xiàn)為韓國(guó)梨花女子大學(xué)博后）。
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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c01365.
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為進(jìn)一步克服染料聚集熒光淬滅和提高染料在腫瘤細(xì)胞的滯留時(shí)間，彭孝軍院士團(tuán)隊(duì)和Juyoung Yoon院士團(tuán)隊(duì)合作采用配對(duì)的兩親性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略，通過自組裝制備了用于堿性磷酸酶（ALP）活性成像的AIEgen納米染料。當(dāng)癌細(xì)胞過表達(dá)ALP與納米染料作用后，產(chǎn)生聚集體釋放出強(qiáng)的AIE熒光。該工作首次可視化觀察了丁酸鈉和皮質(zhì)醇刺激對(duì)腫瘤細(xì)胞堿性磷酸酶活性的上調(diào)作用。染料能夠滲透到與臨床相關(guān)的HeLa腫瘤球和HepG-2瘤球體中，在雙光子顯微成像平臺(tái)上以高空間分辨率對(duì)ALP活性進(jìn)行空間異質(zhì)性成像，為亞毫米級(jí)腫瘤的發(fā)生提供熒光引導(dǎo)識(shí)別。該研究成果近期發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（An Activatable AIEgen Probe for High-Fidelity Monitoring of Overexpressed Tumor Enzyme Activity and Its Application to Surgical Tumor Excision. Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202001675）。文章第一作者是大連理工大學(xué)博士畢業(yè)生李海東（現(xiàn)為韓國(guó)梨花女子大學(xué)博后）。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202001675.
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（2）低氧依賴光敏染料用于缺氧環(huán)境下腫瘤光動(dòng)力治療
目前臨床光動(dòng)力治療藥物多基于Type-II光敏化機(jī)制，該機(jī)制的高氧氣依賴特性導(dǎo)致PDT對(duì)乏氧實(shí)體瘤治療效果十分有限。因此，如何實(shí)現(xiàn)診療光敏劑在乏氧實(shí)體瘤內(nèi)部發(fā)揮良好治療效果仍舊是PDT在臨床推廣應(yīng)用中面臨的主要挑戰(zhàn)。彭孝軍院士團(tuán)隊(duì)和韓國(guó)高麗大學(xué)化學(xué)系Jong Seung Kim院士團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)的“Photodynamic O2-Economizer（PDOE）”策略很好的彌補(bǔ)了上述缺憾。通過將光敏劑分子與臨床藥物雌激素受體抗結(jié)劑他莫昔芬共價(jià)連接，構(gòu)建了首例具有雙重O2節(jié)約性能的小分子光敏劑SORgenTAM，實(shí)現(xiàn)了對(duì)乏氧實(shí)體瘤的高效光動(dòng)力治療。染料分子進(jìn)入細(xì)胞后，可作用于細(xì)胞呼吸電子轉(zhuǎn)移鏈Complex I 蛋白，阻斷線粒體的氧化磷酸化，進(jìn)而降低癌細(xì)胞對(duì)內(nèi)源性氧氣的消耗，節(jié)約O2；另一方面，光激發(fā)后，光敏劑可參與Type I 光敏化反應(yīng)高效產(chǎn)生O2??，并在細(xì)胞內(nèi)超氧歧化酶作用下觸發(fā)氧循環(huán)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而顯著降低光敏劑對(duì)氧氣的高依賴性。這一成果近期發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上（Unimolecular Photodynamic O2-Economizer To Overcome Hypoxia Resistance in Phototherapeutics. J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 5380-5388）。文章第一作者是大連理工大學(xué)博士畢業(yè)生李明樂（現(xiàn)為韓國(guó)高麗大學(xué)博士后）。
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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00734.
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上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、基金委群體項(xiàng)目、NSFC-遼寧聯(lián)合基金和韓國(guó)國(guó)家研究基金的大力支持。
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