今天分享一篇年12月份发表在J.Am.Chem.Soc.上的文章，该文的通讯作者是苏州大学的史海斌教授，第一作者是苏州大学的博士研究生叶舒岳。史海斌教授的主要研究领域是分子成像、药物运输等。在癌症诊疗过程中，增加药物或探针在组织中的积聚效果，或延长其滞留时间是提高肿瘤诊疗效果的有效途径。临床上一般通过使用大剂量或多次给药的方式来提高诊疗疗效，但这会给机体带来较大的毒副作用。此外，学者们也报道了许多可以使药物或探针特异性靶向并滞留于肿瘤部位的新策略。例如，纳米材料由于其较大的尺寸及EPR效应，能够延长在肿瘤部位的滞留时间，因此经常被报道具有良好的肿瘤滞留效果。但是大量纳米材料在体循环过程中会被内皮网状系统摄取，也会给机体带来伤害。因此，开发新型高效的肿瘤诊疗一体化新技术对于实现临床癌症的精准诊治具有重大意义。图1探针的设计策略。该文提出了一种利用红光引发的探针f-CR与细胞内RNA分子共价交联的新策略（图1）。探针f-CR包含三个部分：①荧光团Cy7；②肿瘤细胞的靶向基团cRGD；③能与RNA分子发生共价交联的呋喃基团。当探针f-CR进入小鼠体内，通过肿瘤细胞高表达的整合素αvβ3受体蛋白，被介导内吞到肿瘤细胞内。随后，在外加光敏剂MB被红光激发产生1O2的前提下，探针f-CR通过呋喃与细胞质RNA中的腺嘌呤等碱基发生环加成反应，从而锚定于肿瘤细胞内，有效地降低了探针f-CR的外排，实现了在体肿瘤处长时间成像的目的。图2体外红光引发的探针对RNA的交联能力评价。(a)探针结构及f-CR与RNA交联的可能机制。（b）RNA琼脂糖凝胶电泳图。(c)4T1细胞的共聚焦图像。(d)4T1细胞的共定位系数定量图。(e)对之前不同处理组细胞提取RNA进行归一化荧光强度图。(f)提取RNA的凝胶电泳图。首先，作者合成了探针f-CR及不含呋喃基团的对照探针CR(图2a)。然后，验证了体外红光引发的两种探针与RNA的交联能力，通过凝胶电泳实验发现（图2b），仅经过f-CR+MB+nm处理的RNA中检测到红色荧光，这表明在体外探针f-CR能与RNA发生交联。接下来，作者进一步验证了细胞中红光引发的两种探针与RNA的交联能力，如图2c、d所示，对照组仅能观察到微弱的红色荧光，而经f-CR+MB+nm处理的4T1细胞中检测到最强的红色荧光，并与染料染色的RNA发生较好的重叠，作者推测是由于探针f-CR与RNA交联后被固定到RNA上。随后，作者通过提取不同处理组细胞中的RNA进一步证实上述推测（图2e、f），结果表明，经f-CR+MB+nm处理的4T1细胞，探针f-CR被很好的固定在细胞质RNA上。图34T1细胞和4T1荷瘤裸鼠的CLSM成像。（a）4T1细胞的共聚焦图像。（b）细胞荧光强度的定量图。（c）4T1肿瘤小鼠处理示意图（d）不同处理的小鼠皮下4T1荷瘤荧光图像。（e）体内肿瘤荧光强度的定量图。接下来，作者探究了探针f-CR在细胞及活体中的成像能力。在细胞成像实验中（图3a、b），四组细胞在初始阶段的荧光强度几乎相同。相比之下，三个对照组（CR+MB、CR+MB+nm和f-CR+MB）细胞的荧光随着时间的推移迅速衰减，而经f-CR+MB+nm处理的细胞荧光衰减速度明显较低。在活体实验中（图3c-3e）也观察到经f-CR+MB+nm处理组荧光衰减速度明显低于对照组。由此作者猜测可能是由于红光引发的探针f-CR与细胞质RNA的交联，延长了探针f-CR在癌细胞中的停留时间。图4探针对4T1细胞的杀伤评价。（a）经MB（0.1μM）预处理的4T1细胞在无（a）和（b）nm激光照射下的细胞活性图。（c）用活（绿）/死（红）试剂盒染色的不同组4T1细胞的荧光图像。（d）4T1细胞GFP表达的共聚集图像。（e）流式细胞术检测上述各组细胞图。（f）肿瘤细胞抑制的可能机制。然后，作者探究了探针f-CR对癌细胞的杀伤效果。首先通过MTT法及活/死细胞染色评估了两种探针对4T1细胞的杀伤能力（图4a-4c），发现与对照组相比，只有经f-CR+MB+nm处理且f-CR浓度在10μM以上时，4T1细胞才出现明显的死亡。作者推测探针f-CR与细胞质RNA的交联可能会影响细胞增殖，从而导致细胞凋亡。为了验证该假设，作者将GFP-mRNA作为模型RNA，并将不同处理的GFP-mRNA转染到4T1细胞中，研究探针对GFP表达的影响。如图4d、e所示，经f-CR+MB+nm处理组GFP含量明显低于其它对照组。因此，作者推测被探针f-CR修饰的细胞质RNA的生物学功能可能受到干扰，导致蛋白表达异常，致使细胞发生凋亡。图5肿瘤抑制的体内评价。(a)不同处理小鼠的肿瘤生长曲线。(b)小鼠体内肿瘤处理图。最后，作者进一步验证了探针f-CR对体内4T1肿瘤的抑制效果。如图5a、b所示，在第13天对照组（1~5组）小鼠体内肿瘤的体积明显大于f-CR+MB+nm治疗组，表明红光引发的探针f-CR与细胞质RNA的交联能有效抑制体内肿瘤生长。综上所述，作者首次利用红光引发的位点特异性光交联策略，增强了探针f-CR对肿瘤的成像能力，并具有意想不到的肿瘤抑制效果。研究表明，探针f-CR具有很强的肿瘤靶向能力及较强的近红外信号，能够很好的应用于肿瘤细胞成像。此外，探针f-CR与细胞质RNA交联可以诱导细胞凋亡，从而对肿瘤生长具有显著的抑制效果。因此，作者设想红光引发的探针与RNA交联的方法，可为长期的肿瘤成像和高效的治疗提供一个有吸引力的工具。作者：聂君伟核稿者：王慧上传者：苏迪原文链接:
