刘志博课题组报道放疗驱动的活体剪切化学

近日，《德国应用化学》（Angewandte Chemie）以卷首论文形式在线发表了北京大学应用化学系刘志博（点击查看介绍）课题组的新成果：“External Radiation–Induced Local Hydroxylation Enables Remote Release of Functional Molecules in Tumors（外源核辐射驱动的局部羟基化实现瘤内功能分子的遥控释放）”。本研究发现了可被核辐射选择性脱除的保护基，借助荧光分子在试管、细胞和动物模型上分别验证了该剪切化学的有效性。通过该方法有望实现放疗驱动的化疗药物精确释放，进而对癌症治疗带来关键性突破。

近来，主动激活的活体剪切化学发展迅速，但也遇到诸多困难。主流的活体剪切反应主要基于小分子激活剂、紫外光及可见光等。相比于小分子激活，光激活策略具备高时间空间分辨率的优势，但也存在穿透深度不足的问题，难以运用于组织深层。而X射线等外源辐射则没有组织穿透力的局限，同时随着三维放疗等现代放疗技术的发展，其空间分辨率可达亚毫米甚至微米级别。北京大学刘志博课题组致力于发展新型活体可控释放化学，并取得若干原创性成果。

在本文中，刘志博课题组率先报道了核辐射驱动的活体剪切化学，基于放射性穿透力强、时空分辨率高的优势，核辐射激活有望精确调控体内化学键的断裂，弥补光激活手段的不足，实现核辐射驱动的活体干预（Radiation-Activated Perturbing, RAP）。与其他激活手段相比，该策略具有：1）高时空分辨率；2）高组织穿透能力；3）高临床相关性。作为一类辐射引发的可控释放策略，RAP策略有着明确的临床应用价值。目前，有近一半的癌症患者需接受放疗。单纯接受放疗癌症易复发，预后差，通常需要与化疗相结合。但传统化疗药物效果往往不理想，毒副作用强。基于RAP策略借助外源辐射激活体内化疗前药，有望实现肿瘤特异的可控药物释放，发展放疗引导的肿瘤精准化疗。

北京大学化学与分子工程学院的博士研究生傅群峰为本文的第一作者，刘志博老师为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金委、李革-赵宁生命科学青年研究基金、科技部、北京大学基础加强项目、化学与分子工程学院以及北大-清华生命科学联合中心的资助。同时，作者感谢马会民教授、翟茂林教授、饶毅教授、李月敏教授对该课题给予的建议和帮助。

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External‐Radiation‐Induced Local Hydroxylation Enables Remote Release of Functional Molecules in Tumors

Qunfeng Fu, Hongyu Li, Dongban Duan, Changlun Wang, Siyong Shen, Huimin Ma, Zhibo Liu*

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202005612

刘志博老师课题组相关介绍

刘志博，博士生导师，北京大学化学学院特聘研究员，北大-清华生命科学联合中心研究员，北京大学博雅青年学者，北京大学应用化学系副主任。在Nature, Science Advances，Angewandte Chemie, Chemical Society Reviews 等国际权威期刊发表SCI论文40余篇。先后主持国家自然科学基金面上项目、重点项目与北京市基金委重点专题等项目，获国际硼中子俘获治疗学会Fairchild Award、药明康德生命化学奖等奖励。

刘志博课题组致力于将放射化学的思路和方法用于生命活动的动态监测和定量分析，探索立足放射性的体内化学反应及生物通路的调控策略，发展“生命放射化学”：1）自主开发设备和核素分离化学工艺，实现了Zr-89、Ac-225、Y-86等国内紧缺核素生产；2）发展新型活体控释策略，解决组织选择性药物可控释放和蛋白定点激活的难题；3）基于硼中子俘获反应，赋予硼氨酸分子探针治疗功能，实现放射性分子影像引导的肿瘤“双靶向”放疗，并成功将硼氨酸用于临床诊断。

刘志博

https://www.x-mol.com/university/faculty/61416

课题组主页

http://www.chem.pku.edu.cn/zliu/