光動力療法進(jìn)展與綜述

1、光動力療法進(jìn)展與綜述光動力療法進(jìn)展與綜述08 級藥學(xué) 2 班 陳昌斌1 引言光動力療法可定義為這樣一種操作：對身體遭受損害( 常常但并不總是由于癌變)的病人系統(tǒng)的或者局部的施用一種被稱作光敏劑的無毒藥物或者染料，接 著在一段時間后用可見光 (通常是長波的紅外光 )直接照射受損部位，在氧存在的 條件下，產(chǎn)生細(xì)胞毒物質(zhì)，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡和組織凋亡 1 。在這里首先要區(qū)分 三個基本概念：光療(phototherapy),光化學(xué)療法(PhOtOChemOtheraPy以及光動力 療法(photody namic therapy, PDT)b光療是一種包含光誘導(dǎo)這種光化學(xué)現(xiàn)象的治療 方式，用于治療各種疾

2、病。 光化學(xué)療法是光療的一種形式， 除光之外還使用一種 化學(xué)物質(zhì)。而在光動力療法中，聯(lián)合使用了 02,光以及光敏劑。因此PDT既是光 療的一種形式，又是光化學(xué)療法的一種形式 2。PDT是一種主要影響目標(biāo)組織具有雙重選擇性的治療方式。其雙重選擇性是基于光敏劑在正常組織和目標(biāo)組織中濃度的差異， 以及通過空間限制和聚焦的方 式使光對目標(biāo)組織直接照射。光敏劑在注射 3-96小時后積聚在目標(biāo)組織，具體時 間取決于所用光敏劑。 在積聚期間， 用光直接照射目標(biāo)組織以活化光敏劑， 活化 的光敏劑將能量傳遞給基態(tài)氧(3O2, 3g-)從而形成各種形式的活性氧，損傷細(xì)胞 重要的結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而導(dǎo)致組織的破壞 2,

3、 3。生物體系中光敏化的，氧依賴的 反應(yīng)稱為光動力作用 (photodynamic action)4。光動力療法這個概念源自于二十世紀(jì)早期工人們利用一些染料比如曙紅與 光結(jié)合治療皮膚癌的實(shí)踐 5。血卟啉第一次被使用也是在這個時期 6，直到二十 世紀(jì)六十年代才出現(xiàn)關(guān)于卟啉在腫瘤細(xì)胞中選擇性聚集以及暴露在可見光下癥 狀恢復(fù)的零星報道3。現(xiàn)代對PDT興趣的急劇增加源自于I960年LiPSOn和BaIdeS 對血卟啉衍生物(HPD)的發(fā)現(xiàn)4，DOUgherty等人在基礎(chǔ)科學(xué)和臨床應(yīng)用方面的開 創(chuàng)性研究大大推動了這一趨勢5-7。Photofrin? (PF)即血卟啉的部分純化制品是第 一種在世界范圍內(nèi)很

4、多國家 (包括美國 )獲得正式批準(zhǔn)用來治療各種癌癥的光敏 劑。光動力療法在臨床癌癥治療中已取得了令人矚目的成就，1993年加拿大衛(wèi)生部門首先批準(zhǔn)將PF應(yīng)用于膀胱癌和食管癌的光動力治療，到目前為止，光動力 療法在荷蘭、法國、德國、日本和美國等國相繼獲得批準(zhǔn)，還有11個歐洲國家正1 / 12光動力療法進(jìn)展與綜述在尋求獲得批準(zhǔn)。2003年5月中國SFDA批準(zhǔn)了這一治療系統(tǒng)進(jìn)入臨床應(yīng)用。 光動 力療法已被公認(rèn)為臨床上除手術(shù)、放療、化療之外的第4種治療癌癥的方法1,2, 10。隨著利用HPD-PDT治療癌癥經(jīng)驗(yàn)的積累，人們認(rèn)識到這個混合物有很多缺 點(diǎn)，包括由于長時間的皮膚過敏迫使病人不得不在數(shù)周內(nèi)避免日

5、光照射，其對腫瘤細(xì)胞的選擇性低于理想值，由于使用的光波長較短（630nm）使得光穿透腫瘤細(xì)胞的能力較差，而且事實(shí)上它是一個結(jié)構(gòu)不確定的混合物8, 9。近年來為了開發(fā)新的光敏劑人們做了很多工作，合成了數(shù)目眾多的可用于PDT的潛在光敏劑，人們逐漸將重點(diǎn)放在那些易由豐富的天然前體， 比如血紅素 以及葉綠素類化合物制備的光敏劑上。這樣做主要是考慮經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的因素。如 果光敏劑比如卟啉通過全合成來制備， 其產(chǎn)率通常很低，導(dǎo)致大量化學(xué)藥品的浪 費(fèi)以及最終產(chǎn)品的高價格。如果光敏劑是一種天然化合物或者可通過簡單的合成 過程從天然前體制備，這些缺陷可被最小化10。PDT中應(yīng)用的大多數(shù)光敏劑都具有環(huán)狀四吡咯結(jié)構(gòu)，

6、包括卟啉，二氫卟吩和細(xì)菌卟吩的取代衍生物（Fig. 1）。天然存在的葉綠素（ChI）和細(xì)菌葉綠素（BChl）類化合物分別是二氫卟吩和細(xì)菌卟吩的取代衍生物命名葉綠素以及相關(guān)的二氫4 / 12卟吩時，一般使用 FiSCher提出的俗名（trivial name）81012POrPhyrinChlorinBaGteriochlorinIUBAC-IUB 的半系統(tǒng)Fig. 1卟啉，二氫卟吩以及細(xì)菌卟吩母環(huán)的結(jié)構(gòu)。原子的編號方式與編號體系一致。粗線指出了這類化合物典型的具有18電子的18-二氮雜輪烯芳香結(jié)構(gòu)。命名法，這些命名簡潔而且在文獻(xiàn)中應(yīng)用非常廣泛11。Fig. 1中顯示的是IUBAC-IUB半系統(tǒng)

7、編號體系的編號方式。葉綠素類母環(huán)為17, 18-二氫卟啉，而細(xì) 菌葉綠素類則是7, 8, 17, 18-四氫卟啉，它們都具有典型的18子的18-二氮雜 輪烯芳香結(jié)構(gòu)12, 13。2光動力療法的基本原理2. 1光物理學(xué)Fig. 2中的圖說明的是PDT所包含的光物理學(xué)過程2, 14。光敏劑的基態(tài)是單 線態(tài)(So),有兩個自旋方向相反的電子在能量較低的分子軌道。吸收適當(dāng)波長的 光之后(1),光敏劑被激發(fā)到壽命較短(納秒級)的第一激發(fā)單線態(tài)(Si),兩個電子 中的一個被激發(fā)到能量較高的分子軌道，但是保持其自旋方向不變。光敏劑可以通過熒光(fluorescence)(2或者內(nèi)轉(zhuǎn)換(internal CO

8、nVerSiOn)(3)的形式發(fā)射出吸收的 能量從而回到基態(tài)(So)。也可以經(jīng)歷系間竄越(in tersystem cross in g)的過程藉此使 激發(fā)態(tài)電子自旋方向反轉(zhuǎn)以形成壽命相對較長(微秒級)的第一激發(fā)三線態(tài)(T1)，其電子自旋方向相同。這種躍遷是自旋禁阻(SP in -forbidde n)的，但是個優(yōu)良的光敏劑仍然可以具有較高的t=10-6sS1 -t=10-2 STyPe I react ion(Free radical PrOCeSS)2O2- (SUPerOXide)So1O2T1602*TyPe II react ionFig. 2 JablOnSki簡圖，PDT包含的光

9、物理學(xué)過程：(1)吸收；(2)熒光；(3)內(nèi)轉(zhuǎn)換；(4)系間竄越；(5)磷光；(6) T1態(tài)光敏劑將能量轉(zhuǎn)移給三線態(tài)氧(3O2)生成單線態(tài)氧(1O2)°三線態(tài)產(chǎn)率。處于T1態(tài)的光敏劑壽命很長，可以參與化學(xué)反應(yīng)，比如(6)，因而光動力作用主要由T1態(tài)光敏劑介導(dǎo)。T1態(tài)光敏劑也可以通過發(fā)射磷光的形式回 到基態(tài)(5)。2. 2光化學(xué)處于激發(fā)三線態(tài)的光敏劑可以經(jīng)歷兩種反應(yīng)途徑(Fig. 2)15，I型光反應(yīng)歷程是T1態(tài)的光敏劑直接和底物比如細(xì)胞膜或一個分子反應(yīng)，轉(zhuǎn)移一個質(zhì)子或電子 分別形成自由基陰離子或自由基陽離子，由此光敏劑通?；氐交鶓B(tài)，這些自由基可進(jìn)一步與氧反應(yīng)生成活性氧(reactiv

10、e OXygen SPeCieS ROS)O II型光反應(yīng)歷程 是Tl態(tài)光敏劑與3O2之間電子自旋互換的過程。這個過程產(chǎn)生了具有細(xì)胞毒作 用的第一激發(fā)單線態(tài)氧（12, 1g）,同時光敏劑回到基態(tài)。1O2被認(rèn)為是PDT中產(chǎn) 生光毒性的主要介質(zhì)。I型反應(yīng)和II型反應(yīng)都可以導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)生物分子的氧化， 二者可以同時發(fā)生,其比例取決于所用光敏劑的類型,底物和氧的濃度。I 型反應(yīng)途徑往往包含由于三線態(tài)光敏劑的電子轉(zhuǎn)移到分子氧導(dǎo)致的過氧陰 離子形成的原初反應(yīng) 16。過氧化物在生物體系中的活性并不顯著，并且其自身 并不引發(fā)很大的氧化損傷， 但它可以通過歧化反應(yīng)生成過氧化氫和氧。 過氧化氫 在生物體系中很重要，

11、因?yàn)樗梢院苋菀椎拇┻^細(xì)胞膜，而且不能被細(xì)胞排出。 過氧化物對于高活性羥基自由基（HO）的產(chǎn)生也具有重要意義。像 H2O2 樣， H0也可以很容易的透過細(xì)胞膜，而且不能被細(xì)胞排出，這種高活性的自由基主 要通過鏈?zhǔn)椒磻?yīng)導(dǎo)致脂肪酸和其它脂類的氧化損傷。 過氧化物還可以和羥基自由 基反應(yīng)形成單線態(tài)氧，或者與一氧化氮 （NO_）（也是一個自由基）反應(yīng)產(chǎn)生另一種 高活性的氧化分子：過氧亞硝酸根 （OONO）。這些活性氧，與經(jīng)由 II 型反應(yīng)途徑產(chǎn)生的單線態(tài)氧一起，是可以直接與很 多生物分子反應(yīng)的氧化劑。由于單線態(tài)氧和羥基自由基的反應(yīng)活性高而半衰期 短，只有鄰近它們產(chǎn)生區(qū)域 （光敏劑定位區(qū)域 ）的分子和結(jié)

12、構(gòu)受到 PDT 的直接影 響。這也意味著未與細(xì)胞結(jié)合的光敏劑不具有光毒性。 在生物體系中單線態(tài)氧的 半衰期小于40ns，因而單線態(tài)氧的作用半徑大約是 20nm。光損傷的位點(diǎn)取決于 所用的光敏劑， 因?yàn)椴煌墓饷魟┓e聚在細(xì)胞的不同部位， 細(xì)胞膜是光動力損傷 的重要靶點(diǎn) 1, 2, 10。2. 3 光敏劑在腫瘤組織中選擇性積聚的機(jī)理自從觀測到血卟啉衍生物（HPD）定位于腫瘤中的能力以來，很多研究人員研 究了光敏劑傾向優(yōu)先定位于腫瘤以及其它特殊器官和解剖位點(diǎn)的機(jī)理。 此外，關(guān) 于光敏劑什么樣的結(jié)構(gòu)可使其對正常組織或器官中腫瘤部位的選擇性達(dá)到最佳， 人們進(jìn)行了大量的研究 17。事實(shí)證明這是一個非常復(fù)雜

13、的問題，因?yàn)椴煌饷?劑其藥代動力學(xué)可發(fā)生顯著的變化。 例如，一種光敏劑在開始使用后相對較早的 時間點(diǎn)比如 3 小時，可以達(dá)到最好的腫瘤 正常組織比，而換成另一個光敏劑， 腫瘤正常組織比達(dá)到最佳的時間則變?yōu)樽⑸浜?7 天。相對于其腫瘤定位性質(zhì)， 這些四吡咯類化合物一個很特殊的性質(zhì)是它們牢固結(jié)合血漿蛋白以及發(fā)生自聚 光動力療法進(jìn)展與綜述集的傾向。 這意味著大多數(shù)光敏劑注射入血管后表現(xiàn)為大分子的形式， 原因是它 們或多或少的與大蛋白分子牢固結(jié)合， 或者形成與大蛋白分子類似大小的分子間 聚集體。很多研究人員報道了當(dāng)光敏劑在體外與血漿混合后它在各種不同類型血 漿蛋白之間的分布情況。這些蛋白通常分為四個

14、部分：白蛋白和其它巨大蛋白， HDL ， LDL 以及 VLDL 。然而，大多數(shù)親脂性光敏劑不溶于水介質(zhì)，必須通過 混合溶劑交付， 而混合溶劑可能改變光敏劑在血漿蛋白中的分布， 這個事實(shí)使得 光敏劑分布研究變得復(fù)雜化。盡管關(guān)于優(yōu)先結(jié)合 LDL 的光敏劑是更好的腫瘤定 位器的觀點(diǎn)還存在爭議，但這卻是不爭的事實(shí) 18, 19。有必要區(qū)分選擇性定位和選擇性滯留這兩個概念。 代謝較快的光敏劑其腫瘤 定位性質(zhì)主要是由于在腫瘤中的選擇性積聚， 而代謝較慢的光敏劑主要通過選擇 性滯留達(dá)到定位的目的。 在選擇性積聚模式中， 一般認(rèn)為腫瘤新生血管對大分子 的通透性增加， 這是導(dǎo)致光敏劑優(yōu)先溢出的主要因素。 這些

15、快速作用的光敏劑常 常結(jié)合白蛋白，而白蛋白具有理想的大小和StOkeS半徑，使其容易通過腫瘤微脈管內(nèi)皮上的孔隙。光敏劑在腫瘤中的滯留一直是很多研究的主題，如前所述， 一種流行的理論認(rèn)為，光敏劑與 LDL 的結(jié)合是非常重要的 18。該理論提出，癌 細(xì)胞過度表達(dá)LDL(apoBE)受體。LDL受體表達(dá)的上調(diào)是迅速生長的惡性細(xì)胞獲 取脂質(zhì)生物合成必需膽固醇的一種方式，而脂質(zhì)是細(xì)胞膜快速更新所必需的物 質(zhì)。為了說明光敏劑在腫瘤組織中的選擇性滯留也提出了其它的理論。 其中一個 理論認(rèn)為腫瘤缺乏完備的淋巴排泄系統(tǒng)， 從高滲透性的腫瘤新生血管中溢出的大 分子滯留在血管外空間。另一個理論涉及到能不同程度滲入固

16、態(tài)瘤的巨噬細(xì)胞。 腫瘤相關(guān)的巨噬細(xì)胞積聚某些光敏劑的量可達(dá)腫瘤細(xì)胞積聚量的 13 倍之多。這 個理論可以解釋為巨噬細(xì)胞對光敏劑聚集體的吞噬作用， 或者巨噬細(xì)胞優(yōu)先攝取 由于卟啉的結(jié)合發(fā)生了改變的脂蛋白。還有一個理論認(rèn)為腫瘤中通常較低的 pH 值對誘捕某些陰離子光敏劑具有影響，這些陰離子光敏劑在正常生理 pH 值時可 發(fā)生電離，當(dāng)它們處于腫瘤中較低的 pH 環(huán)境時變?yōu)橹行詢r態(tài)， 因此親脂性增加。 目前一個新的理論認(rèn)為光敏劑在組織中的積聚與關(guān)節(jié)組織積聚脂質(zhì)微滴的特性 類似。位于線粒體膜內(nèi)部的外圍苯并二氮受體負(fù)責(zé)結(jié)合某些積聚在線粒體上的卟 啉類光敏劑。還有的認(rèn)為正常細(xì)胞和癌細(xì)胞線粒體膜電壓的差異對光

17、敏劑在腫瘤 中的積聚具有重要影響 10, 19。2. 4 PDT 導(dǎo)致的腫瘤破壞模式PDT的抗腫瘤作用主要由三種機(jī)理引發(fā)19, 20。首先，強(qiáng)烈的抗脈管作用可導(dǎo) 致血栓形成以及腫瘤血管出血，進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤由于缺乏氧以及營養(yǎng)物質(zhì)而死亡。 其次，如果光敏劑可直接進(jìn)入腫瘤細(xì)胞， 可以發(fā)生由于凋亡或者壞死導(dǎo)致的腫瘤 細(xì)胞直接死亡。 壞死是由于細(xì)胞的重大損害導(dǎo)致的變性的細(xì)胞死亡。 凋亡是指生 理以及病理?xiàng)l件下， 活的有機(jī)體衰老細(xì)胞的遺傳性程序死亡的機(jī)制。 最后，由于 PDT誘導(dǎo)產(chǎn)生的嚴(yán)重炎癥，細(xì)胞活素的釋放以及應(yīng)激反應(yīng)蛋白的產(chǎn)生可以導(dǎo)致白 血球流入到腫瘤中， 這一方面可以直接導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞破壞， 另一方面還

18、可以刺激 免疫系統(tǒng)識別并摧毀腫瘤細(xì)胞，這有助于PDT治療的長期成功以及靶點(diǎn)區(qū)域以外 腫瘤細(xì)胞的破壞。3 光動力療法中的光3. 1 組織的光學(xué)窗口在 PDT 中，能夠預(yù)測光在目標(biāo)組織中的空間分布是很重要的。光進(jìn)入組織 后的散射或者吸收以及這兩個過程的程度取決于組織的類型以及光的波長。 生物 組織不均一，同時微觀非均勻密度組織 (大分子，細(xì)胞器，組織化的細(xì)胞結(jié)構(gòu)， 間質(zhì)層等等 )的存在，使得生物介質(zhì)內(nèi)的多重散射導(dǎo)致光束的擴(kuò)展和定向性的損 失。光的吸收很大程度上是由于內(nèi)源組織的發(fā)色團(tuán)， 比如血紅蛋白， 肌紅蛋白以 及細(xì)胞色素。 散射通常是限制光穿透大多數(shù)組織最重要的因素。 綜合考慮一些重 要組織發(fā)色

19、團(tuán)對較低波長光的吸收以及波長較長的光其散射減少， 再加上在光的 波長大于1300nm時會發(fā)生水的吸收，得出了組織的 光學(xué)窗口 ”的概念。就PDT 而言，還應(yīng)考慮波長大于 800nm 的光其能量不足以使光敏劑光敏化，因此一般 認(rèn)為其治療窗口應(yīng)為600-800nm。臨床治療時光敏素(PF)使用的波長即630nm的 光平均有效穿透深度大概是 1-3mm，而在700-850nm時穿透深度大概是630nm 時的兩倍 1, 2, 10。3. 2 光敏劑的光漂白波長較長的光可增加穿透深度， 這是發(fā)展具有這種吸收波長光敏劑的主要動 機(jī)，萘酞菁(776nm)和細(xì)菌葉綠素(780nm)的最大吸收波長都在治療窗口內(nèi)

20、。 光敏 劑本身的光吸收可以限制組織光穿透， 這種現(xiàn)象被稱為 “自屏蔽 ”，對治療波長的光吸收非常強(qiáng)烈的光敏劑這種現(xiàn)象尤其明顯。 許多光敏劑在暴露于光時容易發(fā)生 光破壞，這個過程稱為 “光漂白 ”。不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的光敏劑具有變化多端的光漂白 率，PDT中應(yīng)用的光敏劑應(yīng)該足夠穩(wěn)定以避免諸如光漂白的降解過程。但是光漂白的傾向也可能是有利因素，因?yàn)樗梢钥s短PDT作用后普遍光過敏的持續(xù)時間 2。在某些情況下光漂白的最初產(chǎn)物事實(shí)上是比起始分子更好的光敏劑。因?yàn)榇?在一個可產(chǎn)生組織壞死的PDT閥劑量，如果光漂白(不存在這樣的閥)發(fā)生在劑量 達(dá)到這個閥值之前， 不會導(dǎo)致組織損傷， 這對于暴露在治療光波下的正

21、常細(xì)胞來 說是非常必要的，但對于所要治療的腫瘤組織并不希望如此，因此最終結(jié)果是， 我們可以在不傷害正常皮膚的情況下取得最大程度的腫瘤壞死 1, 10,。4 光動力療法中的光敏劑4. 1 理想光敏劑的特征盡管光和氧對光動力療法具有重要影響， 但最根本的因素還是光動力治療藥 物，即光敏劑。為了改進(jìn)光敏劑，開發(fā)新的光動力治療藥物，首先必須了解理想 光敏劑的特征。根據(jù)光動力療法的要求，理想光敏劑應(yīng)該具有以下特征 1, 2, 3, 10：1 它們應(yīng)該是一種具有固定構(gòu)成和常規(guī)穩(wěn)定性的純化合物， 應(yīng)該比較容易合 成而且起始原料容易獲得，以便控制成本，進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。2 它們應(yīng)該具有良好的水脂溶性， 最好具有

22、兩親性。 一方面具有水溶性方便 給藥，另一方面具有一定的脂溶性有利于藥物透過細(xì)胞膜。3 光毒性高而暗毒性低。這也是保證正常組織免受損傷而提高 PDT 選擇性 的一個方面， PDT 之所以優(yōu)于其它腫瘤治療方法，一個重要原因就在于所用光 敏藥物在無光照時具有低水平的暗毒性， 而在對靶組織選擇性光照時， 靶組織內(nèi) 的光敏劑被激活，從而選擇性的作用于靶組織。4 它們應(yīng)該能夠選擇性富集在目標(biāo)組織比如腫瘤， 選擇性越高越好， 這是實(shí) 現(xiàn) PDT 選擇性的重要基礎(chǔ)。5 它們在患者體內(nèi)的藥代動力學(xué)消除應(yīng)該迅速，最好小于一天，以縮短治療 后避光保護(hù)的時間， 避免長時間的皮膚光敏性。 注射和光照射時間間隔短是為了

23、 便利門診病人， 他們要求治療方法患者友好以及代價有效。 治療過程中的痛苦是 不受歡迎的，因?yàn)?PDT 治療過程中通常并不需要麻醉或者重度鎮(zhèn)靜。6它們應(yīng)該具有較高的 值，Et值要大于E值(94kJmol-1), 12形成的能量轉(zhuǎn)移效率越高越好。7它們應(yīng)該在體內(nèi)不產(chǎn)生很多的自聚集，因?yàn)榫奂瘯p少和值24,不利于PDT藥效的提高。8它們應(yīng)該對紅外或遠(yuǎn)紅外區(qū)的光具有強(qiáng)烈吸收。這樣PDT的治療作用可以到達(dá)盡可能深的部位，而且所使用的光不會導(dǎo)致正常組織的光敏化。如果吸收波長太長(大于800nm), AEt值會低于形成1O2的要求，這意味著光子沒有足夠的 能量使處于三線態(tài)的光敏劑轉(zhuǎn)移能量給基態(tài)氧分子激發(fā)其

24、到單線態(tài)。此外，當(dāng)波長增加時化合物對光的穩(wěn)定 性通常也 會減弱。因此，理 想光敏劑應(yīng) 該在600-800nm之間，即 治療窗口 ”內(nèi)有強(qiáng)吸收。卟吩類化合物比如葉綠素和細(xì)菌葉綠素衍生物的性質(zhì)一般都能滿足理想光 敏劑的要求，因此在未來它們是較好的光敏劑候選者。4. 2光敏劑的最新進(jìn)展PDT治療過程中光照時長時間的皮膚光過敏以及腫瘤周圍正常組織的壞死主要是由于光敏劑較低的選擇性。提高光敏劑對腫瘤組織的選擇性對于這些問題 的解決以及減少PDT治療中光敏劑的用量具有重要意義48O有證據(jù)證明，調(diào)整光敏劑的兩親性是改善光敏劑對腫瘤親和力的一種有效方 法，而環(huán)狀四吡咯系統(tǒng)通過共價連接糖基分子可很好地改善光敏劑

25、的兩親性Pan dy等人設(shè)計(jì)在卟吩分子上構(gòu)建碳水化合物結(jié)構(gòu)，合成了一系列具有良好水脂 溶性以及光敏化能力的糖基-二氫卟吩二聯(lián)體(Fig. 3, A-D)。體外試驗(yàn)表明，與卟吩單體相比，連有糖基的卟吩水溶性得到了很大提高，均顯ACQABNHNNHNNQQQQRQCH 3QRRQRQyQR您。QRRQC: R=Ac, D : R=HFig. 3幾種糖基-二氫卟吩二聯(lián)體的結(jié)構(gòu)。示出很強(qiáng)的光動力抗癌效力。利用體外藥理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他們初步建立了糖基氫卟吩二聯(lián)體的定量構(gòu)效關(guān)系。，結(jié)果顯示，糖基存在與否以及所在位置對二氫 卟吩的光生物學(xué)活性具有重要影響。其中連有乳糖的相應(yīng)二氫卟吩二聯(lián)體(Fig. 3, D)具

26、有最強(qiáng)的體外光動力抗癌活性49, 50。基于同樣的目的，BlaiS等人設(shè)計(jì)合成了 m-THPC及其類似物的葡萄糖基軛合物(Fig. 4, A-C)，并檢測比較了它們與 m-THPC在HT29人腺癌細(xì)胞中的內(nèi)在 化過程和光敏化活性。結(jié)果顯示，連接四個葡萄糖基的對稱軛合物(Fig. 4, A)在癌細(xì)胞中的內(nèi)在化程度以及光毒性都比m-THPC低，而兩親性更好的非對稱化合物(Fig. 4, B, C)則表現(xiàn)出比m-THPC更強(qiáng)的光毒性。藥物濃度，溫度以及疊氮化鈉效應(yīng)顯示，化合物4B和4C的內(nèi)在化過程部分的經(jīng)由活性受體介導(dǎo)的胞吞作用機(jī)理51ABCFig. 4 m-THPC及其類似物的葡萄糖基軛合物。多胺

27、是細(xì)胞增殖所必需的普遍存在的小分子質(zhì)量陽離子物質(zhì)，在迅速增殖的腫瘤細(xì)胞中具有特別高的濃度。快速增殖的真核細(xì)胞往往具有極度活躍的多胺攝 取系統(tǒng)52,更為重要的是，多胺攝取系統(tǒng)對多胺結(jié)構(gòu)的要求并不嚴(yán)格。已有文 獻(xiàn)證實(shí)，利用多胺軛合物可以促進(jìn)細(xì)胞毒藥物對快速增殖細(xì)胞的定向運(yùn)輸53。為了提高光敏劑對腫瘤細(xì)胞的選擇性積聚和光敏化能力，KraUSZ以及GarCia等人合成了一系列二氫卟吩-多胺軛合物(Fig. 5, A-D)，并檢測了它們在K562癌細(xì)胞中的光敏化活性。結(jié)果顯示，與未連接多胺的原料相比，這些化合物的光敏化 能力均有明顯提高。其中，化合物 5C和5D具有更高的光敏化能力，這是因?yàn)镠NRRHN

28、OOOOH2NNNHRRNHCONH(CH 2)4RA: R=C: R= H2NB: R=H2ND: R= H2N多胺取代在二氫卟吩環(huán)的同一側(cè)，它們的兩親性相對更好5413 / 12HOOCH 3M=H2, ZnR=C 4H9, C2H4OHOCH 3BFig. 5二氫卟吩-多胺軛合物的結(jié)構(gòu)Fig. 6幾種連有共軛烯二炔結(jié)構(gòu)的二氫卟吩化合物的結(jié)構(gòu)利用卟啉類化合物選擇性積聚于腫瘤細(xì)胞的特點(diǎn)，近年來將光敏劑與化學(xué) 抗癌藥物分子結(jié)合，即將光動力療法和藥物治療相結(jié)合成為一個趨勢55, 56。基于含有共軛烯二炔結(jié)構(gòu)的天然產(chǎn)物顯示出強(qiáng)烈的抗癌活性和卟啉類化合物所具有的選擇性積聚于腫瘤細(xì)胞的特殊性質(zhì)，王進(jìn)軍

29、等人設(shè)計(jì)在葉綠素基本碳架上構(gòu)建共軛烯二炔結(jié)構(gòu)，合成了具有 光動力和化學(xué)抗癌雙重功能的新型抗癌藥物(Fig. 6, A, B)O其PDT的應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 表明，具有共軛烯二炔結(jié)構(gòu)的卟吩化合物均顯示出較強(qiáng)的光動力抗癌活性 50，57, 58O延璽等59選用四對羥基苯基卟啉作為導(dǎo)向劑，甲氨蝶呤作為抗癌有效成分， 將兩者進(jìn)行化學(xué)偶聯(lián)，合成了同時具有光動力抗癌和化學(xué)抗癌作用的新化合物 (Fig. 7)o實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，給予甲氨蝶呤治療的小鼠中，小鼠死亡率為80%,抑瘤率為79.3%;而在同樣劑量下用卟啉做先導(dǎo)物的治療組，只有30%小鼠的死亡，但抑瘤率仍保持在75.8%。相比之下，經(jīng)過介導(dǎo)的甲氨蝶呤引發(fā)動物的死亡

30、率降 低了許多。這說明該化合物具有良好的體內(nèi)外抗癌活性和較小的副作用。OHFig. 7四對羥基苯基卟啉-甲氨蝶呤軛合物的結(jié)構(gòu)OH5結(jié)論和展望經(jīng)過二十多年的發(fā)展，PDT作為一種治療癌癥的全新方法取得了巨大成就。PDT得到了越來越多的人認(rèn)同，國際光動力協(xié)會(IPA)的成立進(jìn)一步促進(jìn)了 PDT的快速發(fā)展60。盡管第一代卟啉類光敏劑PhOtOfrin(PF)以及HPD具有許多嚴(yán)重的 缺陷，迄今為止它們?nèi)匀辉谀[瘤治療中得到了非常廣泛的應(yīng)用。目前PDT研究已經(jīng)進(jìn)入到一個非常深入的階段，很多第二代光敏劑用于治療多種適應(yīng)癥的研究正 處于I期、II期或者III期臨床試驗(yàn)階段。已經(jīng)被批準(zhǔn)上市的則有 PP (以ALA作為前 藥)，BPD-MA以及m-THPC。幾種不同類型第二代光敏劑的I期、Il期、III期臨床 試驗(yàn)結(jié)果使我們堅(jiān)信，在未來，利用PDT治療多種類型的腫瘤以及表現(xiàn)增生或新 血管化(例如動脈粥樣硬化，良性前列腺增生(B