近日，中國(guó)藥科大學(xué)工學(xué)院副教授袁振偉團(tuán)隊(duì)，中國(guó)科學(xué)院院士、香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院院長(zhǎng)唐本忠課題組，北京工業(yè)大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院博士宋峰巖共同研發(fā)出一種無(wú)重金屬原子的Ⅰ型光敏劑。該光敏劑適用于雙光子激活型光動(dòng)力療法，可治療乏氧腫瘤，推動(dòng)了光動(dòng)力療法的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展。
光敏劑與激光相互作用消滅腫瘤
“光動(dòng)力療法是一種非侵入性的治療方法。在治療腫瘤時(shí)，該療法利用光敏劑和激光相互作用產(chǎn)生活性氧，達(dá)到殺傷腫瘤細(xì)胞的作用。”宋峰巖介紹，該過(guò)程產(chǎn)生的活性氧包括單線態(tài)氧、超氧陰離子以及羥基自由基。它們能夠破壞腫瘤細(xì)胞的蛋白質(zhì)和核酸結(jié)構(gòu)等，進(jìn)而消滅腫瘤細(xì)胞。
“光動(dòng)力療法的作用機(jī)制類似于曬太陽(yáng)，普通人曬太陽(yáng)沒有問(wèn)題，而光過(guò)敏人群則有可能皮膚發(fā)紅起疹。”唐本忠說(shuō)，類似的，吸收了光敏劑的腫瘤組織會(huì)在光照下發(fā)生光化學(xué)作用，腫瘤細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞，引發(fā)微血管栓塞，最終使腫瘤逐漸壞死。
唐本忠表示，光一般難以深入身體內(nèi)部，不過(guò)隨著光纖等介入手段的發(fā)展，激光已能夠進(jìn)入身體多個(gè)部位。相較于其他療法，光動(dòng)力療法可以避免開胸或開腹手術(shù)損傷，減少術(shù)后并發(fā)癥。該療法還具備高選擇性，能夠針對(duì)光敏劑標(biāo)記的目標(biāo)進(jìn)行治療，精準(zhǔn)定位和殺傷腫瘤細(xì)胞，不會(huì)傷害正常組織。
“光動(dòng)力療法的毒副作用低，且可重復(fù)治療。”唐本忠介紹，只有當(dāng)進(jìn)入局部組織的光動(dòng)力藥物達(dá)到一定濃度并受到足量光輻照時(shí)，才會(huì)引發(fā)光毒反應(yīng)殺傷細(xì)胞。人體未受到光輻照的部位并不產(chǎn)生光毒反應(yīng)，相比于化療、放療等傳統(tǒng)腫瘤治療手段，光動(dòng)力療法的毒副作用較低。此外，腫瘤細(xì)胞對(duì)光敏藥物沒有耐藥性，患者不會(huì)因多次治療而產(chǎn)生耐藥反應(yīng)，因此該療法可實(shí)現(xiàn)重復(fù)治療。
解決腫瘤治療乏氧問(wèn)題
光動(dòng)力療法的原理是光化學(xué)反應(yīng)，其基本要素包括氧、光敏劑及可見光（臨床上常用激光）。其中，光敏劑能夠吸收特定波長(zhǎng)的光，并在吸收光能后引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，在光動(dòng)力療法中發(fā)揮重要作用。
“治療中，光敏劑的效果受到活性氧的產(chǎn)生效率、類型和組織穿透深度等因素影響。”宋峰巖介紹，在腫瘤臨床治療中，乏氧被視為是光動(dòng)力療法的主要障礙。宋峰巖進(jìn)一步解釋，Ⅱ型光動(dòng)力療法依賴氧氣生成單線態(tài)氧，這對(duì)乏氧的深層組織可能無(wú)效；而Ⅰ型光動(dòng)力療法則通過(guò)電子轉(zhuǎn)移機(jī)制產(chǎn)生自由基，即便在乏氧條件下也能發(fā)揮效用。
當(dāng)前廣泛應(yīng)用的卟啉類和氨基酮戊酸類光敏劑雖已在臨床實(shí)踐中取得成效，但多用于Ⅱ型光動(dòng)力療法，且因激發(fā)波長(zhǎng)較短，導(dǎo)致光穿透性欠佳。宋峰巖說(shuō)，因此，學(xué)術(shù)界多數(shù)研究已轉(zhuǎn)向探索長(zhǎng)波長(zhǎng)（800—1200納米）激活的Ⅰ型光動(dòng)力療法。
“團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用雙光子技術(shù)，研發(fā)出一種用于Ⅰ型光動(dòng)力療法的無(wú)重金屬原子光敏劑，激發(fā)波長(zhǎng)達(dá)800—1000納米，可顯著增強(qiáng)光的穿透深度，以治療乏氧情況下的惡性腫瘤。”袁振偉說(shuō)。此外，盡管Ⅰ型光動(dòng)力療法的治療效果較好，但其所用的光敏劑多含有重金屬原子如釕、鉑等，重金屬原子進(jìn)入人體組織后，有可能引發(fā)安全問(wèn)題。因此，研究團(tuán)隊(duì)致力于去除這些重金屬原子，同時(shí)保證光敏劑的效果。
“我們研發(fā)的光敏劑在特定修飾后，兼具聚集誘導(dǎo)發(fā)光和光照產(chǎn)生活性氧的特性，既能用于診斷又能用于治療。”唐本忠進(jìn)一步解釋，這種新型光敏劑在特定修飾后能自動(dòng)靶向腫瘤細(xì)胞，幫助醫(yī)生確定腫瘤細(xì)胞的位置。在治療結(jié)束后，光敏劑因不含重金屬原子且水溶性良好，其殘留物能夠隨血液循環(huán)排出體外。
袁振偉說(shuō)，當(dāng)前版本的光敏劑仍然需要少量氧氣參與反應(yīng)。未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)將完善光敏劑的分子特性。如果能研發(fā)出完全不依賴氧氣，并能在深層腫瘤中發(fā)揮作用的光敏劑，將極大拓展光動(dòng)力療法的應(yīng)用潛力。
近日，中國(guó)藥科大學(xué)工學(xué)院副教授袁振偉團(tuán)隊(duì)，中國(guó)科學(xué)院院士、香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院院長(zhǎng)唐本忠課題組，北京工業(yè)大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院博士宋峰巖共同研發(fā)出一種無(wú)重金屬原子的Ⅰ型光敏劑。該光敏劑適用于雙光子激活型光動(dòng)力療法，可治療乏氧腫瘤，推動(dòng)了光動(dòng)力療法的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展。
光敏劑與激光相互作用消滅腫瘤
“光動(dòng)力療法是一種非侵入性的治療方法。在治療腫瘤時(shí)，該療法利用光敏劑和激光相互作用產(chǎn)生活性氧，達(dá)到殺傷腫瘤細(xì)胞的作用。”宋峰巖介紹，該過(guò)程產(chǎn)生的活性氧包括單線態(tài)氧、超氧陰離子以及羥基自由基。它們能夠破壞腫瘤細(xì)胞的蛋白質(zhì)和核酸結(jié)構(gòu)等，進(jìn)而消滅腫瘤細(xì)胞。
“光動(dòng)力療法的作用機(jī)制類似于曬太陽(yáng)，普通人曬太陽(yáng)沒有問(wèn)題，而光過(guò)敏人群則有可能皮膚發(fā)紅起疹。”唐本忠說(shuō)，類似的，吸收了光敏劑的腫瘤組織會(huì)在光照下發(fā)生光化學(xué)作用，腫瘤細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞，引發(fā)微血管栓塞，最終使腫瘤逐漸壞死。
唐本忠表示，光一般難以深入身體內(nèi)部，不過(guò)隨著光纖等介入手段的發(fā)展，激光已能夠進(jìn)入身體多個(gè)部位。相較于其他療法，光動(dòng)力療法可以避免開胸或開腹手術(shù)損傷，減少術(shù)后并發(fā)癥。該療法還具備高選擇性，能夠針對(duì)光敏劑標(biāo)記的目標(biāo)進(jìn)行治療，精準(zhǔn)定位和殺傷腫瘤細(xì)胞，不會(huì)傷害正常組織。
“光動(dòng)力療法的毒副作用低，且可重復(fù)治療。”唐本忠介紹，只有當(dāng)進(jìn)入局部組織的光動(dòng)力藥物達(dá)到一定濃度并受到足量光輻照時(shí)，才會(huì)引發(fā)光毒反應(yīng)殺傷細(xì)胞。人體未受到光輻照的部位并不產(chǎn)生光毒反應(yīng)，相比于化療、放療等傳統(tǒng)腫瘤治療手段，光動(dòng)力療法的毒副作用較低。此外，腫瘤細(xì)胞對(duì)光敏藥物沒有耐藥性，患者不會(huì)因多次治療而產(chǎn)生耐藥反應(yīng)，因此該療法可實(shí)現(xiàn)重復(fù)治療。
解決腫瘤治療乏氧問(wèn)題
光動(dòng)力療法的原理是光化學(xué)反應(yīng)，其基本要素包括氧、光敏劑及可見光（臨床上常用激光）。其中，光敏劑能夠吸收特定波長(zhǎng)的光，并在吸收光能后引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，在光動(dòng)力療法中發(fā)揮重要作用。
“治療中，光敏劑的效果受到活性氧的產(chǎn)生效率、類型和組織穿透深度等因素影響。”宋峰巖介紹，在腫瘤臨床治療中，乏氧被視為是光動(dòng)力療法的主要障礙。宋峰巖進(jìn)一步解釋，Ⅱ型光動(dòng)力療法依賴氧氣生成單線態(tài)氧，這對(duì)乏氧的深層組織可能無(wú)效；而Ⅰ型光動(dòng)力療法則通過(guò)電子轉(zhuǎn)移機(jī)制產(chǎn)生自由基，即便在乏氧條件下也能發(fā)揮效用。
當(dāng)前廣泛應(yīng)用的卟啉類和氨基酮戊酸類光敏劑雖已在臨床實(shí)踐中取得成效，但多用于Ⅱ型光動(dòng)力療法，且因激發(fā)波長(zhǎng)較短，導(dǎo)致光穿透性欠佳。宋峰巖說(shuō)，因此，學(xué)術(shù)界多數(shù)研究已轉(zhuǎn)向探索長(zhǎng)波長(zhǎng)（800—1200納米）激活的Ⅰ型光動(dòng)力療法。
“團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用雙光子技術(shù)，研發(fā)出一種用于Ⅰ型光動(dòng)力療法的無(wú)重金屬原子光敏劑，激發(fā)波長(zhǎng)達(dá)800—1000納米，可顯著增強(qiáng)光的穿透深度，以治療乏氧情況下的惡性腫瘤。”袁振偉說(shuō)。此外，盡管Ⅰ型光動(dòng)力療法的治療效果較好，但其所用的光敏劑多含有重金屬原子如釕、鉑等，重金屬原子進(jìn)入人體組織后，有可能引發(fā)安全問(wèn)題。因此，研究團(tuán)隊(duì)致力于去除這些重金屬原子，同時(shí)保證光敏劑的效果。
“我們研發(fā)的光敏劑在特定修飾后，兼具聚集誘導(dǎo)發(fā)光和光照產(chǎn)生活性氧的特性，既能用于診斷又能用于治療。”唐本忠進(jìn)一步解釋，這種新型光敏劑在特定修飾后能自動(dòng)靶向腫瘤細(xì)胞，幫助醫(yī)生確定腫瘤細(xì)胞的位置。在治療結(jié)束后，光敏劑因不含重金屬原子且水溶性良好，其殘留物能夠隨血液循環(huán)排出體外。
袁振偉說(shuō)，當(dāng)前版本的光敏劑仍然需要少量氧氣參與反應(yīng)。未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)將完善光敏劑的分子特性。如果能研發(fā)出完全不依賴氧氣，并能在深層腫瘤中發(fā)揮作用的光敏劑，將極大拓展光動(dòng)力療法的應(yīng)用潛力。
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