靶向肿瘤细胞线粒体的RGD肽偶联钌配合物的研究

Ruthenium complex has showed great developments in the tumor diagnose and therapy with its excellent photophysical and great tumor cytotoxicity. We had synthesis a series of ruthenium complexes that with strong fluorescence and targeting the tumor cell mitochondrion, while the “poor tumor targeting” is still a problem need to be resulted in the study. To further improve its targeting character, we employed the ligands RGD (Arg-Gly-Asp) of integrin αvβ3 which over expressed on the tumor cell membrane to conjugate with ruthenium complex so that it could possess the targeting cytotoxicity and imaging character to the tumor cell with “cell-mitochondrion” pattern. For researching the targeting effects for tumor cells and mitochondria of the conjugates in the animal, cell and mitochondria level, the laser scanning confocal microscopy, flow cytometry, animal imaging techniques will be used and combined with cellular and molecular biology experiments, for examining the tumor cell apoptosis mechanisms in the molecular level, the western blot methods was employed. All these studies above will provide the basic data for construct the targeting ruthenium complex that can be dynamic monitoring the antitumor effect and selective imaging character.

钌配合物具有优异的光物理活性及较强的肿瘤细胞毒性，在恶性肿瘤的诊断与治疗方面具有良好的发展前景。本项目组前期合成并筛选出一系列具有靶向线粒体性质、较好的荧光性能以及较强细胞毒性的钌配合物，但“肿瘤靶向性差”仍是目前该类药物在研究中所面临的严重问题。为了进一步提高该类钌配合物的肿瘤靶向性，本研究拟以肿瘤细胞膜表面特异性高表达的整合素αvβ3为靶点，以其特异性配体RGD (Arg-Gly-Asp)寡肽为导向分子，构建具有肿瘤细胞-线粒体逐级递进靶向杀伤及显像功能的RGD肽偶联钌配合物。结合细胞及分子生物学实验，利用激光共聚焦显微镜(LCM)、流式细胞仪、活体成像等技术手段从线粒体、细胞以及动物水平研究偶联物对肿瘤细胞线粒体的靶向效果，以western blot等方法在分子水平研究偶联物诱导肿瘤细胞凋亡机制，以期为开发可用于动态监测肿瘤识别及杀伤的“诊疗一体化”的双功能靶向抗肿瘤药物建立基础。

金属钌，铱配合物具有优异的光物理活性及较强的肿瘤细胞毒性，在恶性肿瘤的诊断与治疗方面具有良好的发展前景。但“肿瘤靶向性差”仍是目前该类药物在研究中所面临的严重问题。本课题设计合成了一系列钌，铱配合物，钌-肿瘤靶向肽偶联物以及相应纳米复合物，对这些配合物，偶联物以及纳米复合物的抗肿瘤药理，毒理及相关机制进行了深入研究。.首先设计合成了钌-RGD肽偶联物RuC-RGD，证实RuC-RGD可以靶向肿瘤细胞的线粒体。RuC-RGD经双光子激发后，可以通过线粒体凋亡信号途径诱导肿瘤细胞发生凋亡。在裸鼠体内异种移植瘤模型证实RuC-RGD经双光子激发可以靶向杀伤肿瘤细胞而显著抑制裸鼠体内肿瘤增长。毒理学研究结果显示，偶联物对于小鼠主要脏器未造成任何毒性损伤。另外，设计合成了一个可以靶向卵巢癌肿瘤细胞的钌-LHRH肽偶联物Ru1-LHRH。Ru1-LHRH对A2780细胞的毒性是非靶向L02细胞的8倍，可以实现靶向杀伤肿瘤细胞和显像肿瘤细胞的双重功能。此外设计合成了可以靶向肿瘤细胞线粒体的铱纳米复合物 (Ir@ Fe3O4 NPs)，该复合物具有核磁显影及光热治疗双功能。设计合成了一种新型纳米光敏剂（Ru-g-C3N4），不仅能有效缓解肿瘤缺氧，还能在同一催化循环中高效产生多种ROS，可以为精确光动力治疗提供荧光手术导航，减少对健康组织的损伤。利用可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合技术设计合成了新型钌（II）纳米聚合物胶束，具有优良的肿瘤光动力治疗效果。此外，对设计合成的金属钌配合物的药效及毒性进行优化筛选研究。发现钌配合物∆-Ru1与阿霉素联用对乳腺癌MCF-7细胞协同杀伤效果较好，发现钌配合物∆-Ru1与紫杉醇联用对耐紫杉醇的宫颈癌细胞HeLa/Taxol具有协同杀伤效果，证实了这些药物联用可以在体外体内实验中起到增效减毒的治疗效果。.综上所述，本研究成功构建了钌，铱配合物，钌-肿瘤靶向肽偶联物以及相应纳米复合物，对这些候选药物抗肿瘤作用效果及机制进行了深入研究，为抗肿瘤药物研发提供了研究基础。相关研究成果发表SCI收录论文11篇，申请国家发明专利2项，授权1项。