前沿合作丨LCMSMS助力光动力疗法新进展，让癌细胞“见光死”

导 读

近年来，不论国内外，恶性肿瘤的发病率都在明显上升，已成为严重威胁人类生命安全和社会发展的重大公共卫生问题，寻找一种有效的治疗方法至关重要。目前，恶性肿瘤的治疗方法多种多样，但每一种疗法都有其适应症和不良反应，对部分患者有效，但仍有许多患者出现不良结局，因此，肿瘤的新型治疗方法始终是学者们研究的重点。光动力疗法（PDT）是肿瘤治疗研究的热门疗法，与传统治疗方法相比，它是一种非侵入性治疗，不良反应轻，可多次重复，对肿瘤细胞选择性高的治疗方法。

我们与北京理工大学谢海燕团队左立萍博士针对此方法，从光和氧这两个因素进一步探索完善，从而增强了PDT效果，使PDT在临床上发挥更明显的作用，研究成果发表在《Angewandte Chemie》上。

光动力疗法简介

光动力疗法（PDT）是一种新的肿瘤治疗方法。其利用肿瘤细胞代谢活跃的特点，在注射药物(光敏剂)后，肿瘤组织内浓度明显高于周围正常组织。在适当时间用特定波长的激光照射肿瘤组织，激活光敏剂，产生活性氧，特异性破坏肿瘤细胞及肿瘤新生血管。此疗法具有高选择性，微创性，疗效确切，毒性低微，可消灭隐性癌症病灶的特点。

研究成果快览

PDT在治疗过程中很少有光敏剂（PS）本身能够特异性地靶向肿瘤，并且其过程需要消耗氧杀灭癌细胞，而人体内的实体肿瘤生存的环境很多都是厌氧环境，会对这种疗法的“威力”产生不小的影响。北京理工大学谢海燕教授团队针对以上问题，进行了前沿性探索，研究人员将5-氨基乙酰丙酸己酯盐酸盐（HAL）和3-溴丙酮酸（3BP）同时封装到从X-射线照射的肿瘤细胞（X-MP）收集的微粒中。系统给药后，X-MP收集微粒的载药体（HAL/3BP@X-MP）可以特异性地靶向肿瘤组织并被肿瘤细胞摄取，其中HAL通过固有的血红素生物合成途径诱导光敏剂（PpIX）在线粒体中的合成；同时，3BP通过抑制线粒体呼吸显著增加线粒体内氧气浓度。PpIX和氧气的准确共定位和快速接触产生足够的活性氧（ROS）直接破坏线粒体，一次给药即可消除肿瘤生长并抑制肿瘤转移，从而显著改善PDT结果。

图1. HAL/3BP@X-MP的体外细胞毒性：不同药物处理3天后多细胞肿瘤的球体3D图片

经HAL/3BP@X-MP光动力疗法治疗后，与其他组别相比多细胞肿瘤的球体明显减小，表明 HAL/3BP@X-MP的PDT治疗效果最佳。

图2. HAL/3BP@X-MP抗肿瘤疗效的体内评价：

f）肿瘤组织的Ki67染色，标尺=100 mm；

g) 不同组肺切片苏木精-伊红染色，标尺=100mm。

图2 f）中表示不同的PDT对肿瘤细胞增殖的抑制效果（通过Ki67染色表达），结果表明HAL/3BP@X-MP组的PDT对肿瘤细胞增殖的抑制效果最明显；g) 中表示不同的PDT对肿瘤细胞的抗转移作用，结果表明HAL/3BP@X-MP组的抗转移效果最明显。

LCMS-8045，科研好助手

在此研究过程中，需要测定X射线照射的X-MP中的HAL和3BP的封装率，但由于分光光度法及液相色谱法的灵敏度无法满足检测需求，且有基质干扰，因此选用岛津LCMS-8045完成了封装率的测定——岛津LCMS-8045拥有最快30000U/S的扫描速度和5 msec超快速的正负极性切换功能，具有远高于紫外检测器的灵敏度，可实现对痕量HAL和3BP的定性、定量、正负离子同时检测。

岛津超高效液相-三重四极杆质谱联用仪LCMS-8045

l  超快速扫描技术

l  超快速切换正负极性技术

l  具有增强型离子光学系统，提高离子传输效率和灵敏度

图3. 利用LCMS-8045测定X-MP中的HAL 216.15>114.1 （正离子）与3BP 64.85 >78.9（负离子）

本研究构建的智能肿瘤细胞衍生微粒为PDT提供按需合成光敏剂并能显著增加线粒体内氧气浓度，为开发安全高效的PDT治疗方式以对抗癌症提供了一种新思路。此外，使用岛津超高效液相-三重四极杆质谱联用仪LCMS-8045测定了封装进入X-MP微粒中的HAL和3BP的含量（见图3），为智能肿瘤细胞衍生微粒对药物封装率的测定提供了新的方法。

专家声音

文章第一作者左立萍博士表示：近年来，智能肿瘤细胞衍生微粒作为一种理想的药物载体正在兴起，因为可以逃避非特异性结合和免疫清除。但对其载药量的研究目前主要是采用分光光度法与液相色谱法，但以上两种方法灵敏度差且容易受到基质干扰，岛津三重四极杆质谱联用仪LCMS-8045具有灵敏度高，特异性强的优点，是测定智能肿瘤细胞衍生微粒对药物封装率的有效工具，为我们课题研究提供了技术支撑。

撰稿人：石丹姝

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