北理工在“簇發(fā)光”螺環(huán)聚合物用于腫瘤細胞識別與診斷取得研究成果
發(fā)布日期：2020-02-25 供稿：材料學院 蔡政旭
編輯：邵澤 審核：金海波 閱讀次數：P53是一種腫瘤抑制蛋白,，它可以控制受到損傷的DNA進行修復或使受損傷較大的細胞進入凋亡過程,，避免其在不利條件下無限分裂。在腫瘤細胞中,，p53的表達和活性往往受到高表達的MDM2蛋白抑制,，其機理是p53可以插入MDM2蛋白的Trp26，Phe19和Leu26疏水腔中,，并與其緊密結合,，從而生理活性受到限制。
近日,，在國家自然科學基金重大項目（批準號：21490574）和面上項目（批準號：21474009和51673024）資助下,，北京理工大學董宇平課題組與韓國高麗大學Kim Jong Seung課題組合作，報道了利用腫瘤細胞中高表達的MDM2蛋白與非傳統(tǒng)共軛的螺環(huán)聚合物結合,，在產生“簇”發(fā)光的同時,，限制p53與MDM2蛋白結合，從而釋放并活化p53蛋白,，促進了癌細胞凋亡,，實現(xiàn)對腫瘤細胞靶向診斷和治療的相關工作。
螺環(huán)化合物因其獨特的化學結構,，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)聚合物的合成與應用卻少見報道,。本成果首先利用“無催化,、一步法”三鍵聚合反應合成了新型螺環(huán)聚合物。實驗結果表明該螺環(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P1a2b進一步聚集而引發(fā)簇發(fā)光,；因此在MDM2高表達的多種腫瘤細胞中均呈現(xiàn)明顯的藍色熒光，然而在MDM2蛋白低表達的正常細胞則無明顯發(fā)光,，能夠實現(xiàn)對正常細胞和腫瘤細胞的有效區(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的競爭實驗驗證細胞內P1a2b螺環(huán)聚合物的作用位點,，發(fā)現(xiàn)P1a2b與Nutlin-3混合后的MDM2蛋白和細胞相互作用,，均不能表現(xiàn)簇發(fā)光特性,，表明Nutlin-3優(yōu)先占據了MDM2蛋白的作用位點，使P1a2b不能與之有效結合,，進而不能引發(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后的細胞凋亡率。
隨后,，作者利用蛋白質免疫印跡法（Western blot）證實了經過P1a2b共培養(yǎng)細胞中的p53蛋白的表達增加,。同時證明了P1a2b加入后，p53的增加會導致其相關的ROS濃度的增長,，解釋了P1a2b聚合物誘使腫瘤細胞高凋亡的主要原因,。同時，作者利用分子對接軟件,，將P1a2b的三聚體與MDM2蛋白計算,，證實其與Trp26，Phe19和Leu26疏水空腔結合,，且結合穩(wěn)定,。
鑒于該螺環(huán)聚合物合成簡單，具備腫瘤細胞靶向診斷與治療相結合的能力,，為新型螺環(huán)聚合物應用提供了新思路,，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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