科研人員使用無重金屬原子的Ⅰ型光敏劑對小鼠進行光動力治療實驗。受訪者供圖

近日，中國藥科大學工學院副教授袁振偉團隊，中國科學院院士、香港中文大學（深圳）理工學院院長唐本忠課題組，北京工業(yè)大學化學與生命科學學院博士宋峰巖共同研發(fā)出一種無重金屬原子的Ⅰ型光敏劑。該光敏劑適用于雙光子激活型光動力療法，可治療乏氧腫瘤，推動了光動力療法的進一步應(yīng)用與發(fā)展。

光敏劑與激光相互作用消滅腫瘤

“光動力療法是一種非侵入性的治療方法。在治療腫瘤時，該療法利用光敏劑和激光相互作用產(chǎn)生活性氧，達到殺傷腫瘤細胞的作用。”宋峰巖介紹，該過程產(chǎn)生的活性氧包括單線態(tài)氧、超氧陰離子以及羥基自由基。它們能夠破壞腫瘤細胞的蛋白質(zhì)和核酸結(jié)構(gòu)等，進而消滅腫瘤細胞。

“光動力療法的作用機制類似于曬太陽，普通人曬太陽沒有問題，而光過敏人群則有可能皮膚發(fā)紅起疹�！碧票局艺f，類似的，吸收了光敏劑的腫瘤組織會在光照下發(fā)生光化學作用，腫瘤細胞結(jié)構(gòu)破壞，引發(fā)微血管栓塞，最終使腫瘤逐漸壞死。

唐本忠表示，光一般難以深入身體內(nèi)部，不過隨著光纖等介入手段的發(fā)展，激光已能夠進入身體多個部位。相較于其他療法，光動力療法可以避免開胸或開腹手術(shù)損傷，減少術(shù)后并發(fā)癥。該療法還具備高選擇性，能夠針對光敏劑標記的目標進行治療，精準定位和殺傷腫瘤細胞，不會傷害正常組織。

“光動力療法的毒副作用低，且可重復(fù)治療�！碧票局医榻B，只有當進入局部組織的光動力藥物達到一定濃度并受到足量光輻照時，才會引發(fā)光毒反應(yīng)殺傷細胞。人體未受到光輻照的部位并不產(chǎn)生光毒反應(yīng)，相比于化療、放療等傳統(tǒng)腫瘤治療手段，光動力療法的毒副作用較低。此外，腫瘤細胞對光敏藥物沒有耐藥性，患者不會因多次治療而產(chǎn)生耐藥反應(yīng)，因此該療法可實現(xiàn)重復(fù)治療。

解決腫瘤治療乏氧問題

光動力療法的原理是光化學反應(yīng)，其基本要素包括氧、光敏劑及可見光（臨床上常用激光）。其中，光敏劑能夠吸收特定波長的光，并在吸收光能后引發(fā)化學反應(yīng)，在光動力療法中發(fā)揮重要作用。

“治療中，光敏劑的效果受到活性氧的產(chǎn)生效率、類型和組織穿透深度等因素影響�！彼畏鍘r介紹，在腫瘤臨床治療中，乏氧被視為是光動力療法的主要障礙。宋峰巖進一步解釋，Ⅱ型光動力療法依賴氧氣生成單線態(tài)氧，這對乏氧的深層組織可能無效；而Ⅰ型光動力療法則通過電子轉(zhuǎn)移機制產(chǎn)生自由基，即便在乏氧條件下也能發(fā)揮效用。

當前廣泛應(yīng)用的卟啉類和氨基酮戊酸類光敏劑雖已在臨床實踐中取得成效，但多用于Ⅱ型光動力療法，且因激發(fā)波長較短，導(dǎo)致光穿透性欠佳。宋峰巖說，因此，學術(shù)界多數(shù)研究已轉(zhuǎn)向探索長波長（800—1200納米）激活的Ⅰ型光動力療法。

“團隊創(chuàng)新性地采用雙光子技術(shù)，研發(fā)出一種用于Ⅰ型光動力療法的無重金屬原子光敏劑，激發(fā)波長達800—1000納米，可顯著增強光的穿透深度，以治療乏氧情況下的惡性腫瘤。”袁振偉說。此外，盡管Ⅰ型光動力療法的治療效果較好，但其所用的光敏劑多含有重金屬原子如釕、鉑等，重金屬原子進入人體組織后，有可能引發(fā)安全問題。因此，研究團隊致力于去除這些重金屬原子，同時保證光敏劑的效果。

“我們研發(fā)的光敏劑在特定修飾后，兼具聚集誘導(dǎo)發(fā)光和光照產(chǎn)生活性氧的特性，既能用于診斷又能用于治療。”唐本忠進一步解釋，這種新型光敏劑在特定修飾后能自動靶向腫瘤細胞，幫助醫(yī)生確定腫瘤細胞的位置。在治療結(jié)束后，光敏劑因不含重金屬原子且水溶性良好，其殘留物能夠隨血液循環(huán)排出體外。

袁振偉說，當前版本的光敏劑仍然需要少量氧氣參與反應(yīng)。未來，研究團隊將完善光敏劑的分子特性。如果能研發(fā)出完全不依賴氧氣，并能在深層腫瘤中發(fā)揮作用的光敏劑，將極大拓展光動力療法的應(yīng)用潛力。

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