《Journal of Molecular Structure》：Analysis of Biomolecular Changes in Palladium-Treated Colorectal Cancer Cells Compared with Cisplatin Groups via FTIR Spectroscopy
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本研究通过MTT法比较Pd1A、Pd1B与顺铂对HCT116结肠癌细胞活力的影响，结合FTIR光谱分析发现两者在细胞核苷酸、蛋白质及脂质结构上引起显著变化，提示FTIR可作为辅助诊断工具，而铂配合物在疗效与毒性方面更具优势。
Dil?ad ?zerkan|Ferdane Dan??man-Kal?ndemirta?|Kübra Tek?en|Bahri ülküseven|Serap Erdem-Kuruca
卡斯塔莫努大学，工程与建筑学院，遗传与生物工程系，土耳其卡斯塔莫努
摘要
当今最紧迫的问题包括结直肠癌的诊断延迟和治疗开始时间过晚，以及不同患者对化疗药物的反应差异。因此，实施支持早期诊断的方法和开发各种抗癌药物至关重要。钯复合物相比顺铂具有潜在优势，例如降低全身毒性、提高对癌细胞的选择性，并有可能克服顺铂的耐药机制。本研究旨在探讨两种先前开发的钯复合物（Pd1A和Pd1B）对结直肠癌细胞（HCT116）生长的影响，并利用先进的傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术分析生物分子的变化。采用MTT（3-[4,5-二甲基噻唑-2-基]-2,5-二苯四唑溴化物）测定法评估细胞活力，使用Orange Data Mining软件进行高级光谱分析；在RStudio（版本4.3.2）中通过prcomp函数进行主成分分析（PCA）。结果表明，Pd1A和Pd1B的细胞毒性高于顺铂（CISP），导致细胞成分发生改变，包括结构和化学变化，这些变化影响了核酸完整性、蛋白质构象和脂质排列。结果表明，与顺铂相比，钯复合物在结直肠癌细胞中引发了额外的生物分子变化，而FTIR光谱是监测这些变化的有效工具。
引言
结直肠癌（CRC）无论是在发病率还是死亡率方面，都是一个严重的公共卫生问题。近年来，由于分子水平的进步，人们对这种疾病的生物学异质性及其不同的临床表现有了更深入的了解[1]。因此，对创新治疗药物的需求日益增加。由于现有化疗药物的效果有限、副作用较多且易产生耐药性，基于金属的替代化合物被视为有前景的选择。特别是钯(II)（PdII）复合物因其平面四方结构（类似于铂衍生物）及其与DNA的相互作用能力而受到关注[2]。这种结构相似性增强了钯复合物的细胞毒性，从而提升了其作为抗肿瘤药物的潜力。
钯复合物在结直肠癌治疗中的主要优势包括配体交换动力学的可调性[3]、脂溶性的可控性[4]以及与多种生物分子的目标性相互作用[5,6]。这些特性有助于开发个性化的治疗策略，尤其是针对分子异质性强的结直肠癌。此外，Pd(II)复合物的抗肿瘤活性与其DNA结合能力、细胞膜通透性和与细胞内靶标的相互作用程度密切相关[2,7]。供电子基团和吸电子基团的存在直接影响Pd(II)复合物与DNA的相互作用强度，进而影响其细胞毒性。例如，含有吸电子基团的配体可增强细胞毒性，而某些大体积基团则有助于选择性结合[8]。随着复合物脂溶性的增加，其通过细胞膜的效率也提高，从而提高生物利用度[4,9]。含硫配体的使用也是提高钯复合物效果的关键因素，这类配体能与DNA和蛋白质强烈相互作用，从而增强抗肿瘤活性[4,10]。此外，由于Pd(II)复合物可以形成单核或双核结构，因此可以优化其细胞内渗透程度、DNA相互作用和总体细胞毒性[9,11]。在遗传和分子结构复杂的恶性肿瘤（如结直肠癌）中，Pd(II)复合物的多功能性有助于针对具有特定生物标志物（如KRAS、NRAS或BRAF突变）的亚群开发靶向治疗方案。因此，与现有疗法相比，钯复合物具有更低的毒性[11,12]。
放射科医生在从结直肠癌分期到评估治疗反应的许多关键阶段为决策者提供支持。然而，由于疾病的复杂生物学结构和成像技术的局限性，他们面临诸多挑战。分子标志物（如KRAS、NRAS和BRAF的突变）以及微卫星不稳定（MSI）在治疗选择中起着重要作用。但由于这些生物标志物无法通过放射学直接检测，放射学评估通常基于间接证据。此外，成像技术的选择和应用也存在显著限制[1]。尽管计算机断层扫描（CT）是首选方法，但在某些情况下（如肝转移），可能需要使用磁共振成像（MRI）或正电子发射断层扫描（PET）等高级技术。然而，这些方法的可用性有限且成本效益比不高，限制了其实际应用。此外，某些解剖结构（如淋巴结评估）无法仅通过成像技术可靠分析，可能与病理评估结果存在差异。所有这些因素使得放射科医生难以做出准确可靠的诊断、分期和随访预测[1]。
结直肠癌发病率的上升促使人们开发新的诊断方法，以补充现有诊断手段或重新分析先前分析的组织样本。傅里叶变换红外光谱（FTIR）已成为一种有前景的技术。FTIR通过记录组织中主要成分（如核酸、糖类、蛋白质和脂质）的振动光谱（范围900-3500 cm-1）来提供化学结构信息[13]。光谱方法的另一个优点是成本低廉，因为它们不需要复杂的样品制备过程[14]。早期应用表明，FTIR可用于区分健康结肠组织和息肉病变[15]。研究显示，健康组织和癌组织在脂质、蛋白质和核酸的振动区域存在显著差异[16,17]。这些结果表明，FTIR不仅可用于活检样本分析，还可通过开发纤维化探针实现实时肿瘤监测[18]。然而，由于生物系统中FTIR光谱的复杂性，需要多变量数据分析方法来获取有意义的信息[19]。此外，经过组织学检查的组织可通过FTIR重新分析，从而缩短诊断时间并显著节省医疗资源。但石蜡包埋的样本无法用拉曼光谱分析，因为煤油会干扰光谱或降低信号强度[20]。
本研究旨在确定先前合成的钯复合物对HCT116结直肠癌细胞生长的影响，并评估它们在FTIR测量结果上的差异。如果发现显著差异，FTIR光谱未来可能成为肿瘤诊断和治疗监测的补充方法。
Pd1A和Pd1B的结构与合成
合成目标化合物所用的起始材料来自硫半卡巴嗪、烷基卤化物和乙酰/苯甲酰丙酮。反应在乙醇中进行，具体步骤如我们之前的研究所述[11]。根据图1a所示的方案，分别合成了乙酰丙酮-S-甲基硫半卡巴唑（1A）和乙酰丙酮-S-丙基硫半卡巴唑（1B）。钯(II)复合物是通过混合这些物质制备的
结果与讨论
与铂相比，钯复合物具有更好的生物利用度、细胞选择性和对抗耐药肿瘤细胞的更高疗效[22]。此外，由于配体交换动力学更快，钯化合物能更好地控制其与DNA的相互作用，从而减少副作用[23]。我们之前详细研究中获得的配体的熔点（°C）、产率和元素分析数据如下[11]。
N1的元素分析
结论
早期诊断对所有类型癌症的病程都有重要影响，因此任何为此目的开发的方法都至关重要。与FTIR相关的研究仍较为有限。作为一种快速且成本低廉的方法，FTIR有助于及时诊断并开始治疗。鉴于有许多替代铂类药物的选择（包括钯及其衍生物），本研究对这些分子进行了探讨，以补充文献中的缺失数据
未引用参考文献
[21]
CRediT作者贡献声明
Dil?ad ?zerkan：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，实验设计，数据管理。Ferdane Dan??man-Kal?ndemirta?：撰写 – 原稿，数据管理，概念构思。Kübra Tek?en：撰写 – 原稿，软件使用，方法学设计，数据分析。Bahri ülküseven：资源提供，数据分析，数据分析。Serap Erdem-Kuruca：指导，数据分析，概念构思。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
