中大新聞網(wǎng)訊（通訊員曹乾）理想的腫瘤治療不僅要破壞原發(fā)腫瘤，還要提高腫瘤微環(huán)境的免疫原性，以達(dá)到良好的抗腫瘤免疫效果。近年來(lái)，光動(dòng)力治療(PDT)被證明也能產(chǎn)生免疫刺激，但腫瘤組織缺氧及極低的免疫原性嚴(yán)重制約了PDT過(guò)程中適應(yīng)性免疫的充分激活。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)在缺氧條件下仍具有較高的光動(dòng)力效率、并能有效增強(qiáng)腫瘤免疫原性的新型光敏劑。
近日，中山大學(xué)毛宗萬(wàn)教授、曹乾副教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了碳酸酐酶IX（CAIX）靶向錨定細(xì)胞膜錸(l)光敏劑CA-Re，不僅能夠在缺氧腫瘤中表現(xiàn)出納摩爾級(jí)的光毒性，還能通過(guò)誘導(dǎo)gasdermin D（GSDMD）介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的免疫原性，進(jìn)而在體內(nèi)有效激活抗腫瘤免疫應(yīng)答，最終在消滅原發(fā)腫瘤的同時(shí)消滅遠(yuǎn)端腫瘤。
圖1 CAIX錨定的CA-Re誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡激活抗腫瘤免疫示意圖 (A) CA-Re與細(xì)胞膜探針共定位；（B）CA-Re與CAIX的分子對(duì)接；（C）CA-Re抑制CAIX及缺氧誘導(dǎo)因子的表達(dá)；（D）經(jīng)CA-Re處理后發(fā)生焦亡的細(xì)胞SEM圖；（E）CA-Re激活焦亡相關(guān)蛋白；（F）CA-Re促進(jìn)DAMP外泌增強(qiáng)免疫原性。
如圖所示，CAIX錨定特性賦予CA-Re長(zhǎng)時(shí)間（>24 h）滯留在細(xì)胞膜上的能力，從而在光照條件下能夠原位損傷細(xì)胞膜并產(chǎn)生大量的脂質(zhì)過(guò)氧化。MTT實(shí)驗(yàn)證明CA-Re具有很低的暗毒性（darkIC50 >100 μM）和納摩爾級(jí)的光毒性(lightIC50 = 7.3 ± 0.1 nM)，即使在缺氧腫瘤中其光毒性仍低至納摩爾級(jí)別(lightIC50 = 20 ± 0.6 nM)，實(shí)現(xiàn)對(duì)缺氧腫瘤高效的光動(dòng)力治療效果。同時(shí)，通過(guò)共聚焦與掃描電鏡對(duì)細(xì)胞形貌進(jìn)行表征、并結(jié)合western blot實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)過(guò)CA-Re光動(dòng)力處理的腫瘤細(xì)胞發(fā)生了GSDMD蛋白介導(dǎo)的焦亡、細(xì)胞膜完整性被破壞。這導(dǎo)致誘導(dǎo)產(chǎn)生的一系列炎癥因子和細(xì)胞損傷相關(guān)分子如CRT、HMGB1等的釋放，顯著增強(qiáng)了腫瘤細(xì)胞的免疫原性，刺激了樹(shù)突細(xì)胞的成熟化和抗原遞呈能力，進(jìn)而在體內(nèi)充分激活T細(xì)胞依賴(lài)的適應(yīng)性免疫應(yīng)答，增加了腫瘤浸潤(rùn)的毒性T細(xì)胞(CD8+)和輔助T細(xì)胞(CD4+)表達(dá)，最終在消滅原發(fā)腫瘤的同時(shí)消滅遠(yuǎn)端腫瘤。
金屬配合物的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制是金屬化學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域尚未解決的重要科學(xué)問(wèn)題之一，其激活抗腫瘤免疫反應(yīng)的控制因素和構(gòu)效關(guān)系也不明晰，該工作是報(bào)道的首例基于金屬配合物的焦亡誘導(dǎo)劑，為未來(lái)有效的金屬免疫治療的發(fā)展提供了關(guān)鍵信息。
相關(guān)結(jié)果發(fā)表Angewandte Chemie International Edition上，并被評(píng)為VIP文章。文章的第一作者是中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生蘇緒賢，毛宗萬(wàn)教授和曹乾副教授為該論文共同通訊作者。
