具有生物靶向和特異性激活光敏劑的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

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(1.閩江師范高等?？茖W(xué)?；瘜W(xué)與生物工程系，福建 福州 350108；2.福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院，福建 福州 350007)

光動力學(xué)治療( Photodynamic therapy PDT) 是一種新興的治療癌癥的方法。對比于傳統(tǒng)療法，PDT具有以下優(yōu)點: 對腫瘤細胞具有相對選擇性和組織特異性; 毒性低，安全，副作用小;與手術(shù)、放療和化療等療法協(xié)同作用;可重復(fù)用藥，無藥物耐受性; 治療時間短[1]。近年來，光動力療法的治療效果越來越被證實，并逐漸成為研究的熱點。例如，1998年美國FDA批準用Photofrin?PDT治療早期和晚期肺癌；1999年FDA批準VisudyneTM PDT用于濕性黃斑變性治療；22004年FDA批準Photofrin?PDT用于巴雷特食管。光動力治療需要包含三要素：光敏劑、光和分子氧。

1 光敏劑

光動力治療需要包含三要素：光敏劑、光和分子氧。三要素相互作用，缺一不可。三要素中結(jié)合在一起共同作用，就可以產(chǎn)生具有高細胞毒性的活性氧(ROS)，從而達到治療的目的。理想的光敏劑應(yīng)具有以下特點：(1)成分單一，穩(wěn)定性高。(2)暗毒性小，光毒性強。。光照下，光敏劑分子應(yīng)具有高的活性氧產(chǎn)率，氧化細胞內(nèi)大分子或細胞器，從而達到在分子內(nèi)部殺死細胞的目的。(3)選擇性好。理想的光敏劑對癌細胞應(yīng)具有選擇性，能夠在癌細胞中特異性聚集而不影響正常組織細胞。(4)長波吸收。在紅光和近紅外區(qū)有較強吸收以匹配組織透過窗口。(5)具有一定水溶性。水溶性有利于光敏劑在人體內(nèi)的擴散和吸收。但是，目前報道出來的光敏劑并不十分理想。因此，為了提高PDT治療的效果，開發(fā)激活型光敏劑也就成為PDT療法中研究熱點。

第一代光敏劑是血卟啉衍生物(HPD)、二血卟啉醚(DHE)和光敏Ⅱ(PhotofrinⅡ)等多為混合制劑，在體內(nèi)的滯留時間長，避光時間需4周以上；它們的最長激發(fā)波長在630 nm，此波長穿透的組織深度有限(<0.5 cm)，限制了在較大靶組織上的應(yīng)用。HPD和光敏素Ⅱ雖然在臨床上取得了療效，但仍存在許多不足：它們都是復(fù)雜的卟啉混合物，組成不定，結(jié)構(gòu)尚有爭議；作用光譜不理想，組織穿透能力較差；排泄緩慢，皮膚光毒性大。

第二代光敏劑是臨床使用中和處于實驗階段治療中使用最為廣泛的光敏劑。它大致分為五類：卟啉衍生物；中介取代芳基卟吩(一氫卟吩)類；酞菁類；葉綠素a降解產(chǎn)物的衍生物等。第二代光敏劑克服了第一代光敏劑的部分缺點，更加符合理想光敏劑的特點，表現(xiàn)為光敏期短，作用的光波波長較大，因而增加了作用的深度，產(chǎn)生的單線態(tài)氧也較多，對腫瘤更有選擇性。人們將特異性定位和識別腫瘤組織的的靶向方法應(yīng)用于第二代光敏劑，以提高光敏劑的靶向選擇性，這就是第三代光敏劑研究的內(nèi)容。這些靶向方法主要有兩種：一種是通過靶向藥物載體(如抗體、蛋白質(zhì)、多肽、脂質(zhì)體、微球、聚合物膠束、碳納米管、水凝膠等等)將光敏劑選擇性運輸?shù)桨邢蚪M織。另一種為光敏劑直接靶向血管，破壞腫瘤組織周邊血管和內(nèi)皮，導(dǎo)致腫瘤餓死或損傷。

2 光敏劑的靶向輸送和特異性激活

2.1 光敏劑的靶向輸送

2.1.1 光免疫治療

光敏劑可以與某些單克隆抗體或配體偶聯(lián)形成光敏劑免疫共軛物,其能靶向于病變組織中高表達的蛋白質(zhì)、酶和受體。Hasan將光敏劑Ce6與表皮生長因子受體的單克隆抗體偶聯(lián)，成功對血管內(nèi)皮生長因子進行實時成像和治療[2]。

2.1.2 核酸適體

核酸適體是一系列單鏈核酸分子，可與靶分子特異性結(jié)合。Mallikaratchy 等將光敏劑分子與靶向于癌細胞的核酸適體相連，用于癌細胞的診斷及治療。一方面，核酸適體對癌細胞的靶向識別，提高了光敏劑的腫瘤選擇性;另一方面，帶負電荷的核酸適體分子加大了光敏劑的溶解性，提高了其單線態(tài)氧產(chǎn)生能力，有效殺死癌細胞[3]。

2.2 光敏劑的特異性激活

2.2.1 蛋白酶激活

Zheng 課題組將光動力治療(PDT)和分子信標技術(shù)(MB)技術(shù)結(jié)合提出了酶激活光動力分子信標控制產(chǎn)生單線態(tài)氧的概念，他們將光敏劑(原卟啉a)與熒光猝滅劑(類胡蘿卜素)偶聯(lián)到肽鏈兩端，肽鏈折疊，光敏劑與熒光猝滅劑相互靠近，分子間發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移，光敏劑熒光及單線態(tài)氧猝滅。當(dāng)有特異性蛋白酶(半胱天冬酶-3)，肽鏈被蛋白酶特異性識別和剪切，光敏劑與猝滅劑分開，光照下光敏劑產(chǎn)生熒光和單線態(tài)氧[4]。Zheng課題組又成功將基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP-7)激活光動力分子信標：原卟啉a-GPLGLARK-BHQ-3,用于乳腺脊椎轉(zhuǎn)移癌細胞和小鼠活體的分子成像與光動力治療[5]。

2.2.2 生物標志物置換激活

郭東升課題組設(shè)計構(gòu)筑了杯芳烴的納米光敏劑，三磷酸腺苷為腫瘤標志物鎖定，當(dāng)光敏劑被裝進杯芳烴空腔后，其熒光成像能力和光活性幾乎被完全淬滅，因此光敏劑在處于一種“靜默”狀態(tài)；當(dāng)ATP濃度為腫瘤濃度時，光敏劑被“激活”了，熒光和光活性幾乎完全恢復(fù)；光敏劑被置換出空腔，重新激活其光物理性質(zhì)，實現(xiàn)腫瘤選擇性成像和靶向治療[6]。

3 展望

通過長期的研究，人們已經(jīng)知道 PDT 殺傷目標腫瘤組織的主要作用機制，和抑制腫瘤轉(zhuǎn)移擴散的作用。但是，有關(guān) PDT 殺傷腫瘤的細胞和分子水平的作用機制還有待更深入的研究。