大数跨境
0
0

云南大学高峰课题组近年来工作概览

云南大学高峰课题组近年来工作概览 X-MOL资讯
2025-12-07
3
导读:云南大学高峰课题组近年来工作概览


高峰,云南大学教授,博士生导师。南开大学化学系学士、硕士,学习金属卟啉、Salen配合物的配位化学和计算化学;中山大学化学与化学工程学院博士,学习DNA结合的钌配合物的拓扑异构酶抑制及抗肿瘤活性研究;教育部国家公派留学博士后(美国佐治亚理工学院),从事RNA结构功能研究;人社部香江学者博士后(香港科技大学),从事金属有机化合物制备及性质研究。中山大学化学与化学工程学院讲师,云南大学化学科学与工程学院、自然资源药物化学教育部重点实验室、药学院先后任副教授、教授。主持国家及省部课题10余项,其中国家自然科学基金项目4项、云南省应用基础研究重点项目1项、首批云南省兴滇英才青年人才。在Angew. Chem. Int. Ed.、J. Med. Chem.等发表SCI论文60余篇,被引用1600余次。第一发明人申请中国发明专利15项,其中13项已授权;授权美国发明专利1项。获广东省科学技术奖自然科学类一等奖(排名 7/10)。


自2015年引进云南大学以来,该课题组建立了过渡⾦属配合物的设计及抗肿瘤和抗病毒研究方向,融合了跨学科跨专业的、各具专⻓的研究团队,覆盖量子化学理论计算、药物晶型、纳米制剂、⽣物机制、动物实验、药物递送、药物体内分布及代谢、药物⽣物安全评价等药物设计开发维度,形成了⼀系列⾃主原创的、完整知识产权保护的、具有国际竞争⼒的、特⾊鲜明的成果,吸引了校内分析化学、有机化学等多个团队投身该课题相关研究。本文选取该课题组近三年来在过渡金属配合物的光/声/热协同的抗肿瘤治疗和艾滋病毒逆转录酶抑制领域相关研究成果来介绍高峰教授的主要研究工作。


(一)单分子金属配合物的红外双光子光动力/光热/声动力/化疗等协同抗肿瘤治疗


2022年,研究组设计合成了一系列具有极高双光子吸收截面的、基于单分⼦双核钌配合物的双重光敏剂和光热试剂,借助低功率激光器在⼩⿏体内实现了红外双光子激发的光动⼒/光热协同抗肿瘤治疗(Angew. Chem. Int. Ed202261, e202208721)。有趣的是,其双核锇类似物表现出较弱的光动力活性,但却具有更高的光热转换能力,在小鼠体内实现了双光子激发的光热治疗(Chem. Commun., 202258, 12676−12679)。进一步地,其钌锇异双核类似物表现出理想的激发态能量分配,实现了更加优化的光动力/光热协同机制,在小鼠体内实现了肿瘤的完全消除,以及以高效的体内清除和低的正常细胞毒性为代表的高安全性(Inorg. Chem. Front202310, 4552,图1a)。最近,其双核铱类似物表现出更强的光动力/光热协同效率以及光诱导细胞凋亡、铁死亡等多机制协同,显著抑制甚至消除小鼠体内的顺铂耐药的非小细胞肺癌肿瘤(Inorg. Chem., 202564, 967-977)。


通过合理的结构设计,如引入柔性可振动基团、增加配体的共轭性等,多个系列单核铱配合物也实现了较高的双光子吸收性能、合理的激发态能量分配,在体内抗耐药肿瘤上表现出优异的治疗效果(Adv. Healthc. Mater., 202312, 2301227; Inorg. Chem., 202362, 16122-16130; Inorg. Chem.202564, 19044–19054)。

图1. 基于单分子金属配合物的红外双光子光动力/光热/声动力/化疗等协同抗肿瘤治疗的代表性工作


2024年,该研究组通过将具有多种活性的双噻吩基团引入经典的DNA嵌合配体,构建了其钌、锇、铱三种金属的、多种辅助配体的十三个配合物,筛选出具有多种优势的钌配合物Ru7(Angew. Chem. Int. Ed., 202463, e202402028,图1b)。Ru7具有优异的双光子吸收性质、良好的亲脂性、一型和二型双重光动力治疗机制、温和的光热治疗能力以及化疗活性。同时Ru7具有优异的荧光成像和光热成像性质,为其在影像诊断的应用提供了支持。Ru7在细胞内同时分布于线粒体和细胞核,使其在细胞核内进行DNA相关化疗机制成为可能。它以插入模式结合DNA,阻断DNA拓扑异构酶和RNA聚合酶这两种肿瘤细胞内高表达的重要化疗靶点的功能,并在单、双光子激发下进行DNA光断裂作用,使肿瘤细胞的增殖受到三重机制的抑制。Ru7在双光子激发下还能诱导肿瘤细胞凋亡、铁死亡等,表现出丰富的抗肿瘤机制。在体内,Ru7显著抑制了非小细胞肺癌耐药瘤的生长,在50%的小鼠体内实现了肿瘤的完全消融,表现为高治疗效果。Ru7对正常肝、肾细胞具有极微弱的毒性,小鼠存活率100%,并且治疗结束后,Ru7能够从体内有效清除,表现为高安全性。这一工作为多模式协同抗肿瘤诊疗一体化平台的构建提供一种新的思路。


为了克服光治疗中光穿透深度不足和乏氧实体肿瘤内氧供应的限制,该课题组进一步引入超声波作为红外光的辅助激发机制,利用激发声敏剂产生空化效应,释放出高能量的机械能、热能、以及ROS物种,实现肿瘤的光动力/声动力/光热协同的抗肿瘤效应。一系列乙酰丙酮钌配合物中的代表性分子RY7实现了在近红外二区光和超声的双重激发下对小鼠体内耐药肿瘤的完全消融(J. Med. Chem., 202568, 17653-17666,图1c)。一些单核和双核钌配合物(Inorg. Chem202564, 9596-9607; ChemBioChem202526, e202400801)也表现出较好的光、声、热协同抗肿瘤效果。


(二)抗肿瘤乳膏:透皮递送的钌配合物-脂质体-水凝胶体系用于红外光控制的释放和多模式抗肿瘤治疗


基于前述在金属配合物的光动力/光热/化疗协同抗肿瘤治疗研究,该课题组融合了两种创新解决方案,即一种无创且无痛的经皮递送抗肿瘤乳膏,以及脂质体包裹的抗肿瘤钌配合物光敏剂,开发出一种高效靶向摄取和治疗的、无创无痛的经皮递送乳膏,用于治疗皮肤癌和皮下肿瘤(Adv. Healthc. Mater., 202514, 2403563,图2)。将全新设计的配合物Ru2包裹进脂质体(LipoRu),未添加任何固体颗粒,并利用水凝胶制备成外用乳膏。LipoRu表现出极佳的稳定性、pH和红外光可控的光敏剂释放和激活、极佳的体外透皮效率等优异性质。通过肿瘤内注射、静脉注射和外用乳膏经皮递送三种不同的给药途径,系统比较了LipoRu在体内的生物分布及其治疗效果。实验证明,乳膏经皮给药后,钌光敏剂能在极短的时间内优势地富集于肿瘤部位,同时表现出更少的肝肾分布和更高的体内清除效率。LipoRu乳膏在皮下肿瘤模型小鼠中表现出显著的治疗效果,为无创、无痛治疗早期和晚期皮肤癌以及浅表位置的实体肿瘤提供了乐观的应用前景。同时该研究也首次确认了金属配合物类型的治疗试剂以经皮方式给药的可能性。

图2. 透皮递送的钌配合物-脂质体-水凝胶体系用于红外光控制的药物释放和光动力/光热/化疗协同抗肿瘤治疗


(三)金属卟啉配合物及多吡啶钌配合物的艾滋病毒逆转录酶抑制


作为一种典型的RNA病毒,HIV-1的遗传信息完全储存在RNA中。HIV-1逆转录酶(RT)的活性在病毒复制和传播过程中起着至关重要的作用。非核苷类RT抑制剂主要通过结合RT上的RNA结合位点来阻断其功能,而很少能靶向病毒RNA。高峰教授课题组长期进行靶向金属配合物的设计合成,构建出一系列含有靶向HIV-1 RNA基团的卟啉及其金属配合物(Inorg. Chem., 202261, 10774-10780,图3a)。这些具有蝎的形态的卟啉能够利用尾部基团选择性地猎取病毒RNA,利用金属配位中心与病毒RNA形成配位键咬合,以共轭平坦的身体与RNA碱基π-π堆积和疏水性的爪对病毒RNA进行包合。在此四种作用的协同下,配合物能够在纳摩尔水平抑制HIV-1 RT,并对正常细胞未表现出毒性。

图3. 锌卟啉配合物和多吡啶钌配合物用于HIV-1 TAR RNA识别试剂和RT抑制剂


一系列二联和三联吡啶的钌配合物被设计来探索连接基团的长度、柔性等对配合物与RNA结合过程的影响(J. Inorg. Biochem.2022234, 111880; Inorg. Chim. Acta2022539, 121027)。实验证明,短的和刚性的连接基团对其RNA结合有利。随后,该课题组对RNA识别基团进行了进一步的修饰和改造,最终获得了对TAR RNA具有更强选择性和亲和力的钌配合物(J. Inorg. Biochem., 2024259, 112664,图3b)。最近,全新设计的含有螺环配体的钌配合物能够增强配合物的RNA结合能力的同时降低其对DNA的结合能力,显著提升靶向选择性(Inorg. Chem.202463, 12342-12349,图3c)。另外,钌配合物优异的荧光性质还使其成为了病毒RNA的荧光探针。


以上为高峰教授课题组近三年来代表性的工作成果,其它更多具体详细的信息请参考网站https://sp.ynu.edu.cn/info/1020/1499.htm或发送邮件至gaofeng@ynu.edu.cn进一步讨论。此外,该课题组欢迎有志于科研、并对其研究方向感兴趣的同学联系报考硕士/博士以及博士后岗位,招生专业为化学、生物与医药、药学。


导师介绍

高峰

https://www.x-mol.com/university/faculty/162881



点击“阅读原文”,查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊

【声明】内容源于网络
0
0
X-MOL资讯
“X-MOL资讯”隶属于X-MOL学术平台(官网x-mol.com),关注化学、材料、生命科学、医学等领域的学术进展与科研前沿,提供专业与深度的内容。公众号菜单还提供“期刊浏览”等强大功能,覆盖各领域上万种期刊的新近论文,支持个性化浏览。
内容 19833
粉丝 0
X-MOL资讯 “X-MOL资讯”隶属于X-MOL学术平台(官网x-mol.com),关注化学、材料、生命科学、医学等领域的学术进展与科研前沿,提供专业与深度的内容。公众号菜单还提供“期刊浏览”等强大功能,覆盖各领域上万种期刊的新近论文,支持个性化浏览。
总阅读11.7k
粉丝0
内容19.8k