氯自由基应激：一类新型非氧自由基用于肿瘤高效治疗

化学性质活泼的自由基，因容易夺取周围物质的电子，可氧化破坏肿瘤细胞内的磷脂、蛋白质及DNA等，而被广泛应用于抗肿瘤治疗。目前，基于自由基的抗肿瘤治疗策略，包括放疗（RT）、化疗、光动力治疗（PDT）以及新型的化学动力学治疗（CDT）等，几乎均是基于活性氧（ROS，主要包括•OH，O₂^•-和¹O₂等）实现抗肿瘤治疗；而ROS的产生则主要是依赖于肿瘤细胞内的O₂或H₂O₂。然而，肿瘤区普遍存在的O₂和H₂O₂含量不足，为依赖于ROS的肿瘤治疗策略设置了巨大的障碍，严重限制了其抗肿瘤治疗的效果。因此，探索新型的非氧依赖的自由基物种用于肿瘤高效治疗具有重要意义。

近日，步文博教授（点击查看介绍）团队报道了一种基于氯自由基（•Cl）的新型肿瘤治疗策略：氯自由基应激治疗。•Cl具有较高的氧化还原电势（2.47 V）和亲核性，比ROS类自由基更容易攻击富含电子的有机物；因此，肿瘤细胞内富含带电生物分子也更容易受到氯自由基的攻击。他们通过将Ag⁰/AgCl纳米异质结原位负载于UCNP@SiO₂外表面，设计合成了近红外（NIR）光控的氯自由基纳米发生器（UCSAP NPs），可在肿瘤细胞中不依赖O₂/H₂O₂产生强氧化性和亲核性氯自由基。在NIR光的照射下，UCSAP纳米颗粒中的内核UCNP的上转换发射光可高效催化Ag⁰/AgCl产生光生电子和空穴，分离出的空穴将氧化氯离子（Cl^-）为强氧化性和亲核性•Cl，实现了肿瘤高效治疗。

氯自由基应激治疗，在常氧和乏氧肿瘤细胞内均能显著降低细胞内GSH水平，并增加细胞内的脂质过氧化水平，引起肿瘤细胞剧烈的氧化应激。更重要的是，氯自由基可以高效攻击并破坏DNA，引发肿瘤细胞DNA双链损伤。荷瘤鼠活体治疗结果表明，氯自由基应激治疗不仅可以高效杀伤肿瘤细胞，同时可以破坏肿瘤区的血管，有效抑制地肿瘤生长。新型的氯自由基应激肿瘤治疗策略，不仅克服了临床上乏氧肿瘤对传统的氧自由基治疗不敏感的障碍，而且为抗肿瘤的非氧自由基家族增添了新成员。值得一提的是，新型的氯自由基应激肿瘤治疗策略，可为后续更为广谱、高效且无耐药性的抗癌药物的研发提供新思路。

这一研究成果得到审稿专家的一致认可，并推荐快速发表于高水平学术期刊Angewandte Chemie International Edition。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Near-infrared Light-triggered Chlorine Radicals (•Cl) Stress for Cancer Therapy

Ruixue Song, Han Wang, Meng Zhang, Yanyan Liu*, Xianfu Meng, Shaojie Zhai, Chao-chao Wang, Teng Gong, Yelin Wu, Xingwu Jiang, Wenbo Bu*

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202007434

导师介绍

步文博

https://www.x-mol.com/university/faculty/16211