在水中溶解的红色光蛋白二度体用于低氧双光子光动力学疗法

科学领域:

• 生物化学 生物化学
• 摄影化学的使用.
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 缺氧瘤在癌症治疗中构成重大挑战,原因是它们对传统治疗的抵抗力.
• 光动力疗法 (PDT) 是一种有前途的治疗方式,它利用光敏化剂在光激活时产生细胞毒性反应性氧物种.
• 双光子激发在PDT中为深层组织透和改善空间分辨率提供了优势.

研究的目的:

• 合成和描述新型水溶性红色光蛋白 (RFP) 模分体作为无重原子的两光子光敏感剂.
• 为了评估这些光敏感剂在向和治疗缺氧瘤中的有效性.
• 为了研究这些化合物的潜力用于两光子光成像和光动力学疗法 in vivo.

主要方法:

• 通过链接基于提亚的染色体,合成两种水溶性RFP二次体 (FP₂R'和FP₂R').
• 光物理性质的表征,包括水溶性,辐射波长,单片氧产量和两光子吸收系数.
• 对生物相容性,暗中毒性和活性氧物种 (单氧和超氧基) 的产生进行评估.
• 在斑马鱼瘤模型中对低氧癌细胞的光毒性和体内疗效的评估.
• 使用皮尔森的同位分系数对 lysosomal 局部化的研究.

主要成果:

• FP₂R''表现出良好的水溶性 (3.5毫米),677纳米的发射,18%的单氧产量,以及2.1 × 10-11厘米W-1的两光子吸收系数.
• FP₂R'''表现出极好的生物相容性,可忽略不计的暗毒性,同时产生¹O₂和O₂.
• 观察到对缺氧细胞的高光毒性 (IC₅₀ = 4.08 μM) 和精确的溶酶体局部化 (皮尔森系数 = 0.94).
• 在斑马鱼的体内研究显示了有效的O2和O2生成,明亮的两光子光成像和在两光子激光照射下显著抑制瘤生长.

结论:

• 合成的水溶性RFP二分体FP₂R''是一种高效的无重原子双光子光敏感剂.
• FP₂R''表现出优异的抗低氧能力和精确的瘤细胞向通过溶酶体积累.
• 这种光敏剂显示出对深层瘤的双光子光动力疗法的显著潜力,正如斑马鱼模型中验证的那样.