城大学者研发出用于抗癌治疗的新型光氧化疗法

香港城市大学（城大）科学家领导的研究团队近日取得重大突破，研发出一种可以藉近红外线激活的新型“光氧化剂”，无需氧气即可有效杀死深入人体的癌细胞，而且能诱发癌细胞以一种独特的方式死亡，从而克服癌细胞常见的耐药性。这项研究发现开拓了“光氧化疗法”新策略，为开发下一代抗癌药物提供了新方向。

“光动力疗法”（photodynamic therapy）是一种创新的癌症治疗方法，它利用光敏剂在光线照射时可产生“活性氧”（reactive oxygen species）的特性，藉着活性氧针对性地杀死癌细胞。然而，传统的光动力疗法大多必需依赖氧气来触发反应，但癌肿瘤内通常属于缺氧的微环境，氧气水平非常低，因而限制了这种癌症疗法的治疗效率。

为克服这一局限，由城大化学系朱光宇教授和生物医学系何明亮教授共同领导的研究团队埋首于相关研究。他们最近发现了“金属增强光氧化效应”，藉着把铂等金属与有机光敏配体结合成新的配合物，大大增强了其光氧化能力。这一突破令他们开发出一种新型的“四价铂光氧化剂”（Pt(IV) photooxidants），只要照射近红外光线即可把它激活，直接氧化及破坏癌细胞内的生物分子，故在没有氧气的情况下仍能有效杀灭癌细胞。

在实验中，研究团队首先为有癌肿瘤的实验室小鼠注射了四价铂光氧化剂，然后等候四小时让光氧化剂深入小鼠细胞，随即以近红外线照射小鼠，以激活癌细胞内的光氧化剂，从内部攻击及破坏癌细胞。实验结果显示经近红外线照射后小鼠癌肿瘤随即大幅萎缩，其体积和重量分别减少了89%和76%，证明四价铂光氧化剂具有强大的癌细胞抑制作用。

朱教授解释了本次发现的独特之处，他说：“有趣的是，我们发现由四价铂光氧化剂激发的癌细胞死亡模式与其他抗癌剂有所不同。它通过在癌细胞内产生强烈的氧化应激和导致细胞内酸硷值降低这双重作用下，触发了独特的癌细胞破坏模式。”

团队的实验结果显示，积聚在癌细胞内质网里的四价铂光氧化剂被近红外线辐射激活之后，无需氧气就能强烈氧化癌细胞内的重要生物分子，产生活性氧、脂质过氧化物和质子。活性氧和脂质过氧化物随即触发了密集及爆发式的氧化，质子则降低了细胞内的酸硷值，制造了一个不利癌细胞生存的酸性微环境。

此外，团队的实验证实了四价铂光氧化剂在体外及体内环境下，均能有效激活免疫系统。四价铂光氧化剂触发免疫原性细胞死亡，从而刺激免疫细胞的增殖和活化。与对照组相比，经光活化了的四价铂光氧化剂处理的小鼠，体内的T辅助细胞和T杀伤细胞数量分别增加了七倍和23倍，这两种细胞均对触发身体免疫反应至关重要。

 

朱教授进一步解释说：“通过诱导出非典型的细胞坏死，四价铂光氧化剂可以克服癌细胞对传统光动力疗法和化疗药物的耐药性，并激活体内的免疫系统，有效消灭癌细胞。”

何教授说：“今次的科研发现是概念的证明，显示出藉着结合金属而增强了效能的新型光氧化剂的开发，是研制新一代金属基抗癌药物、极具前景的研究新方向。”

研究团队现正计划展开临床前研究，以全面表征新发明的四价铂光氧化剂的化学、生物和药用特性，他们的最终目标是找出适用于临床试验的先导化合物。

上述研究成果已于科学期刊《自然-化学》（Nature Chemistry）上发表，标题为 〈Near-infrared-activated anticancer platinum(IV) complexes directly photooxidize biomolecules in an oxygen-independent manner〉。

该研究论文的共同第一作者是城大的邓志勤博士和黎煌璨博士，通讯作者是朱教授和何教授。其他来自城大的合作者包括杨梦甦教授、吕坚教授、李扬扬教授、卢沛芝教授、雷党愿教授、欧玮辉博士、王娜博士、陈姝博士，以及博士生刘功远先生、徐飞杰先生和王雄先生。

上述研究得到了香港研究资助局、中国国家自然科学基金和深圳市科技创新委员会等多个资助机构的拨款支持。