研究者らは、酸素を必要とせずにがん細胞を独自に死滅させ、既存の光ベースのがん治療の限界を克服する、プラチナで強化された新しい光活性化可能な化合物を開発した。彼らの発見は、次世代の抗がん剤の開発への道を開きます。光線力学療法には、光増感剤と呼ばれる薬剤の導入が含まれます。この薬剤は、特定の波長の光エネルギー (通常はレーザーまたは発光ダイオード) によって活性化されます。光の活性化によって生成される活性酸素種 (ROS) は、がん細胞を破壊し、アポトーシスまたはプログラムされた細胞死のプロセスを開始する可能性があります。
光線力学療法はがん治療に効果的であることが証明されていますが、細胞死を引き起こす活性酸素を生成するために酸素の存在が必要であるという問題があります。ほとんどの固形腫瘍は低酸素（低酸素）微小環境にあるため、従来の光増感剤の有効性は限られています。
この限界を克服するために、香港城市大学の研究者らは、酸素を必要とせずにがん細胞を効果的に殺すことができる、新しいプラチナ強化光活性化剤を開発した。
プラチナ(II)ベースの化学療法は、がんの治療に長年使用されてきました。ただし、毒性や薬剤耐性などの副作用が発生しやすいです。プラチナ(IV)またはプラチナ(IV)は生薬であるため、がん細胞に入って代謝されるまで薬理活性を持たず、プラチナ(II)化合物よりも安定性が高く副作用が少ないため、より魅力的です。
これまでの研究では、白金などの遷移金属を光増感剤に添加すると、光増感剤の効率が向上することが示されています。そこで研究者らは、白金(IV)錯体を有機感光性配位子と共役させ、これにより「金属増強光酸化」と呼ばれる効果が生じることを発見した。この発見により、彼らは新しい種類の近赤外線活性化プラチナ (IV) 光酸化剤の開発につながりました。
彼らはこの新しい化合物を腫瘍のあるマウスに静脈内注射した。 4時間後、マウスに近赤外（NIR）光を照射して光酸化剤を活性化させたところ、腫瘍体積が89％縮小し、腫瘍重量が76％減少したことがわかり、プラチナ（IV）光酸化剤には腫瘍抑制効果があることが示された。従来のプラチナベースの抗がん剤はがん細胞にアポトーシスを引き起こすのに対し、研究者らは、その化合物が独特の形態の細胞死を引き起こすことを発見しました。
この研究の責任著者であるGuangyu Zhu氏は、「興味深いことに、プラチナ(IV)光酸化物によって誘導されるがん細胞の『死滅モード』は他の抗がん剤とは異なることがわかった。独特のがん細胞破壊モードは、強い細胞内酸化ストレスと細胞内pH低下の二重効果によって開始される。」と述べた。
彼らは、がん細胞の小胞体（タンパク質合成と輸送のハブ）に蓄積されたプラチナ（IV）光酸化物が、近赤外線によって活性化された後、酸素なしで細胞内の生体高分子を酸化し、ROS、過酸化脂質、およびプロトンを生成できることを観察しました。 ROS と過酸化脂質によって生成される酸化消光は、がん細胞の重要な成分を破壊しますが、プロトンは細胞内の pH を低下させ、好ましくない酸性の微小環境を形成します。
さらに、研究者らは、プラチナ（IV）光酸化物がマウスの免疫系を活性化し、免疫細胞を動員して活性化することを観察しました。対照群と比較して、光活性化後、ヘルパー T 細胞の数は 7 倍、細胞傷害性 T 細胞の数は 23 倍に増加しました。細胞傷害性 T 細胞またはキラー T 細胞はがん細胞を直接認識して破壊しますが、ヘルパー T 細胞は細胞傷害性 T 細胞の活性化を助けます。
「プラチナ(IV)光酸化物は、非定型壊死を誘発することにより、従来の光力学療法や化学療法薬に対するがん細胞の耐性を克服し、免疫系を活性化し、がん細胞を効果的に除去することができます」とZhu氏は述べた。 「これらの発見は概念の実証として機能し、金属増強光酸化に基づく光酸化剤の開発が金属ベースの抗がん剤開発の有望な新しい方向性であることを示唆しています。」
研究者らは、臨床試験用の化合物を同定することを目的として、新しいプラチナ(IV)光酸化剤の化学的、生物学的、薬学的特性を完全に特徴付ける前臨床研究を実施する予定である。
この研究は『Nature Chemistry』誌に掲載されました。