城大學者研發出用於抗癌治療的新型光氧化療法

香港城市大學（城大）科學家領導的研究團隊近日取得重大突破，研發出一種可以藉近紅外線激活的新型「光氧化劑」，無需氧氣即可有效殺死深入人體的癌細胞，而且能誘發癌細胞以一種獨特的方式死亡，從而克服癌細胞常見的耐藥性。這項研究發現開拓了「光氧化療法」新策略，為開發下一代抗癌藥物提供了新方向。

「光動力療法」（photodynamic therapy）是一種創新的癌症治療方法，它利用光敏劑在光線照射時可產生「活性氧」（reactive oxygen species）的特性，藉著活性氧針對性地殺死癌細胞。然而，傳統的光動力療法大多必需依賴氧氣來觸發反應，但癌腫瘤內通常屬於缺氧的微環境，氧氣水平非常低，因而限制了這種癌症療法的治療效率。

為克服這一局限，由城大化學系朱光宇教授和生物醫學系何明亮教授共同領導的研究團隊埋首於相關研究。他們最近發現了「金屬增強光氧化效應」，藉著把鉑等金屬與有機光敏配體結合成新的配合物，大大增強了其光氧化能力。這一突破令他們開發出一種新型的「四價鉑光氧化劑」（Pt(IV) photooxidants），只要照射近紅外光線即可把它激活，直接氧化及破壞癌細胞內的生物分子，故在沒有氧氣的情況下仍能有效殺滅癌細胞。

在實驗中，研究團隊首先為有癌腫瘤的實驗室小鼠注射了四價鉑光氧化劑，然後等候4小時讓光氧化劑深入小鼠細胞，隨即以近紅外線照射小鼠，以激活癌細胞內的光氧化劑，從內部攻擊及破壞癌細胞。實驗結果顯示經近紅外線照射後小鼠癌腫瘤隨即大幅萎縮，其體積和重量分別減少了89%和76%，證明四價鉑光氧化劑具有強大的癌細胞抑制作用。

朱教授解釋了今次發現的獨特之處：「有趣的是，我們發現由四價鉑光氧化劑激發的癌細胞死亡模式與其他抗癌劑有所不同。它通過在癌細胞內產生強烈的氧化應激和導致細胞內酸鹼值降低這雙重作用下，觸發了獨特的癌細胞破壞模式。」

團隊的實驗結果顯示，積聚在癌細胞內質網裡的四價鉑光氧化劑被近紅外線輻射激活之後，無需氧氣就能強烈氧化癌細胞內的重要生物分子，產生活性氧、脂質過氧化物和質子。活性氧和脂質過氧化物隨即觸發了密集及爆發式的氧化，質子則降低了細胞內的酸鹼值，製造了一個不利癌細胞生存的酸性微環境。

此外，團隊的實驗證實了四價鉑光氧化劑在體外及體內環境下，均能有效激活免疫系統。四價鉑光氧化劑觸發免疫原性細胞死亡，從而刺激免疫細胞的增殖和活化。與對照組相比，經光活化了的四價鉑光氧化劑處理的小鼠，體內的T輔助細胞和T殺傷細胞數量分別增加了7倍和23倍，這兩種細胞均對觸發身體免疫反應至關重要。

朱教授進一步解釋說：「通過誘導出非典型的細胞壞死，四價鉑光氧化劑可以克服癌細胞對傳統光動力療法和化療藥物的耐藥性，並激活體內的免疫系統，有效消滅癌細胞。」

何教授說︰「今次的科研發現是概念的證明，顯示出藉著結合金屬而增強了效能的新型光氧化劑的開發，是研製新一代金屬基抗癌藥物、極具前景的研究新方向。」

研究團隊現正計劃展開臨床前研究，以全面表徵新發明的四價鉑光氧化劑的化學、生物和藥用特性，他們的最終目標是找出適用於臨床試驗的先導化合物。

上述研究成果已於科學期刊《自然-化學》（Nature Chemistry）上發表，標題為 〈Near-infrared-activated anticancer platinum(IV) complexes directly photooxidize biomolecules in an oxygen-independent manner〉。

該研究論文的共同第一作者是城大的鄧志勤博士和黎煌璨博士，通訊作者是朱教授和何教授。其他來自城大的合作者包括楊夢甦教授、呂堅教授、李揚揚教授、盧沛芝教授、雷黨願教授、歐瑋輝博士、王娜博士、陳姝博士，以及博士生劉功遠先生、徐飛杰先生和王雄先生。

上述研究得到了香港研究資助局、中國國家自然科學基金和深圳市科技創新委員會等多個資助機構的撥款支持。

https://www.cityu.edu.hk/zh-hk/research/stories/2023/09/20/cityu-researchers-develop-novel-photo-oxidation-therapy-anticancer-treatment