北理工在“簇發(fā)光”螺環(huán)聚合物用于腫瘤細(xì)胞識(shí)別與診斷取得研究成果
發(fā)布日期：2020-02-25 供稿：材料學(xué)院 蔡政旭
編輯：邵澤 審核：金海波 閱讀次數(shù)：P53是一種腫瘤抑制蛋白,，它可以控制受到損傷的DNA進(jìn)行修復(fù)或使受損傷較大的細(xì)胞進(jìn)入凋亡過程,，避免其在不利條件下無限分裂。在腫瘤細(xì)胞中,，p53的表達(dá)和活性往往受到高表達(dá)的MDM2蛋白抑制,，其機(jī)理是p53可以插入MDM2蛋白的Trp26，Phe19和Leu26疏水腔中,，并與其緊密結(jié)合，從而生理活性受到限制,。
近日,，在國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：21490574）和面上項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：21474009和51673024）資助下，北京理工大學(xué)董宇平課題組與韓國高麗大學(xué)Kim Jong Seung課題組合作,，報(bào)道了利用腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)的MDM2蛋白與非傳統(tǒng)共軛的螺環(huán)聚合物結(jié)合,，在產(chǎn)生“簇”發(fā)光的同時(shí)，限制p53與MDM2蛋白結(jié)合,，從而釋放并活化p53蛋白,，促進(jìn)了癌細(xì)胞凋亡，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞靶向診斷和治療的相關(guān)工作,。
螺環(huán)化合物因其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu),，具有良好的生物活性和穩(wěn)定性，目前已被用于多種藥物中,，如依尼螺酮,、丁螺環(huán)酮等，但螺環(huán)聚合物的合成與應(yīng)用卻少見報(bào)道,。本成果首先利用“無催化,、一步法”三鍵聚合反應(yīng)合成了新型螺環(huán)聚合物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該螺環(huán)聚合物具有典型的簇發(fā)光（Cluster Triggered Emission,， CTE）特性,。體外條件下，MDM2蛋白可以與螺環(huán)聚合物發(fā)生相互作用,，誘導(dǎo)P1a2b進(jìn)一步聚集而引發(fā)簇發(fā)光,；因此在MDM2高表達(dá)的多種腫瘤細(xì)胞中均呈現(xiàn)明顯的藍(lán)色熒光，然而在MDM2蛋白低表達(dá)的正常細(xì)胞則無明顯發(fā)光,，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的有效區(qū)分,，并且高分子量P1a2b成像效果更為明顯。作者通過MDM2的抑制劑Nutlin-3與P1a2b的競爭實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證細(xì)胞內(nèi)P1a2b螺環(huán)聚合物的作用位點(diǎn),，發(fā)現(xiàn)P1a2b與Nutlin-3混合后的MDM2蛋白和細(xì)胞相互作用,，均不能表現(xiàn)簇發(fā)光特性，表明Nutlin-3優(yōu)先占據(jù)了MDM2蛋白的作用位點(diǎn),，使P1a2b不能與之有效結(jié)合,，進(jìn)而不能引發(fā)聚合物簇聚集發(fā)光。
圖1 螺環(huán)聚合物的合成路線
圖2 （A）（B）(C) 未加P1a2b聚合物的DAPI，F(xiàn)ITC場與合并照片,；（D）（E）(F) 加入P1a2b聚合物的DAPI,，F(xiàn)ITC場與合并照片；(G) 與P1a2b聚合物共培養(yǎng)24 h,， 48 h,， 72 h后的細(xì)胞凋亡率。
隨后,，作者利用蛋白質(zhì)免疫印跡法（Western blot）證實(shí)了經(jīng)過P1a2b共培養(yǎng)細(xì)胞中的p53蛋白的表達(dá)增加,。同時(shí)證明了P1a2b加入后，p53的增加會(huì)導(dǎo)致其相關(guān)的ROS濃度的增長,，解釋了P1a2b聚合物誘使腫瘤細(xì)胞高凋亡的主要原因,。同時(shí)，作者利用分子對(duì)接軟件,，將P1a2b的三聚體與MDM2蛋白計(jì)算,，證實(shí)其與Trp26，Phe19和Leu26疏水空腔結(jié)合,，且結(jié)合穩(wěn)定,。
鑒于該螺環(huán)聚合物合成簡單，具備腫瘤細(xì)胞靶向診斷與治療相結(jié)合的能力,，為新型螺環(huán)聚合物應(yīng)用提供了新思路,，為腫瘤的治療和診斷提供了新方法。劉派和付偉強(qiáng)博士為此工作共同第一作者,，蔡政旭特聘研究員,、董宇平教授、Kim Jong Seung教授為此工作通訊作者,。
這一成果近期發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上,，原文鏈接為： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201916524。
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