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评估六种钯(II)-复合的meso-四吡咯衍生物对人（A375、SK-MEL 28）和犬（CMGD-2、5、TLM1）黑素瘤细胞系的光动力学效应，发现3-Pd(PPh3)和3-Pd(dppf)在纳米摩尔浓度下具有高光毒性和选择性细胞凋亡，机制涉及氧化应激，而4-Pd(PEPSI)因缺乏配位基团效果较差。比较肿瘤学证实犬模型在优化PDT剂结构中的应用价值。
Maria Eduarda Ehlert | Valentina Gessinger Ferreira | Bruna Silveira Pacheco | Fernanda Severo Sabedra Souza | Isadora Tisoco | Bernardo Almeida Iglesias | Fabiana Kommling Seixas | Claudia Pessoa | Maria Lucia Zaidan Dagli | Tiago Veiras Collares
分子与细胞肿瘤学研究小组，癌症生物技术实验室，佩洛塔斯联邦大学技术发展中心，巴西佩洛塔斯
摘要
黑色素瘤既发生在人类身上，也发生在狗身上，这突显了比较肿瘤学的重要性。光动力疗法（PDT）作为一种具有前景的、微创且选择性的治疗策略而备受关注。在这项研究中，我们评估了钯(II)配位的meso-四阳离子卟啉（3-Pd(PPh3）、3-Pd(dppf)、3-Pd(PEPSI)、4-Pd(PPh3)、4-Pd(dppf)和4-Pd(PEPSI）对人类（A375和SK-MEL 28）和犬类（CMGD-2、CMGD-5和TLM1）黑色素瘤细胞系的光动力效应。所有样本均进行了光物理分析、聚集研究、光稳定性测试以及单线态氧（1O2）生成实验。细胞毒性通过MTT实验进行评估，细胞死亡机制则通过qRT-PCR分析进一步研究，并比较了人类和犬类黑色素瘤细胞的反应。结果表明，卟啉3-Pd(PPh3）、3-Pd(dppf)和3-Pd(PEPSI)在光照激活下表现出强烈的光敏活性，能够将细胞存活率降低80%。其中，3-Pd(dppf)和3-Pd(PPh3在两种物种中的IC??值均低于3-Pd(PEPSI)，后者缺乏配位配体。因此，后续分析主要集中在这两种最有效的化合物上。这两种卟啉均表现出选择性的细胞毒性、较低的暗毒性，并在两种物种中引发了凋亡和非凋亡细胞死亡。这些发现强调了钯配位卟啉作为黑色素瘤治疗光动力药物的潜力，进一步凸显了犬类模型在比较肿瘤学中的转化应用价值。
引言
恶性疾病（如癌症）对人类和兽医医学都构成了重大健康挑战[1]、[2]。狗也会自然患上癌症，并表现出与人类相似的特征，例如遗传倾向和治疗反应模式[3]。狗与人类的高度遗传相似性以及共同的生活环境，使其在比较肿瘤学研究中具有重要意义[3]、[4]。
人类黑色素瘤是一种高度侵袭性的肿瘤，起源于表皮中的色素生成细胞——黑色素细胞[5]。尽管仅占所有皮肤癌病例的1%，但黑色素瘤导致了全球79%以上的皮肤癌相关死亡，这主要是由于其高度的转移潜力和侵袭性行为[6]、[7]、[8]。在兽医医学中，癌症也是主要的死亡原因之一，大约每十只狗中就有一只在其一生中会患上某种形式的肿瘤[9]。犬类口腔黑色素瘤是最常见的口腔恶性肿瘤，发病率约为56%，占所有肿瘤的3%，以及恶性肿瘤的7%[10]。
这些肿瘤在两种物种中都具有高度侵袭性，且治疗效果有限。尽管有手术、放疗、化疗、靶向治疗和免疫疗法等治疗手段，但耐药性、转移和复发等问题严重影响了人类和兽医医学中的生存率和生活质量[11]、[12]。光动力疗法（PDT）因其微创性和较低的全身毒性而成为一种有前景的癌症治疗替代方案。该方法依赖于三个关键组成部分：光敏剂、特定波长的光和分子氧[13]。激活后，这些成分会产生活性氧（ROS），从而直接破坏肿瘤细胞、破坏肿瘤血管或引发炎症反应，进而触发免疫反应[14]。
卟啉衍生物因其优越的光物理和生化特性而受到广泛关注。此外，卟啉提供了一个多功能平台，可以在其外围锚定金属配合物，从而精细调节其化学、电子和光物理性质。这些修饰进一步扩展了它们在各种生物医学领域的应用范围，尤其是在抗癌治疗中[15]、[16]。钯(II)衍生物在这一领域尤为突出，因为它能高效地产生ROS[17]、[18]。与其他过渡金属相比，钯(II)还具有更高的三重态产率，这对于ROS的产生至关重要，同时使分子更加稳定，不易发生光降解[19]、[20]。
本研究调查了所研究的卟啉3-Pd(PPh3、3-Pd(dppf)、3-Pd(PEPSI)、4-Pd(PPh3、4-Pd(dppf)和4-Pd(PEPSI)的光物理性质、溶液行为、光稳定性和1O2生成情况。记录了这六种含有外围钯(II)配位的meso-四阳离子卟啉对人类（A375、SK-MEL 28）和犬类（CMGD-2、CMGD-5、TLM1）黑色素瘤细胞系的影响。此外，还评估了有机基团与Pd(II)中心配位对卟啉光敏性质的结构影响，以阐明其光生物学潜力。研究进一步探讨了细胞死亡机制，并探索了它们在比较肿瘤学背景下的治疗应用前景。
章节摘录
含有外围钯(II)配位的meso--四阳离子卟啉光敏剂
meso-四吡啶基卟啉在meta和para位置上的衍生物由Porphychem?（法国第戎）商业提供。含有外围Pd(II)配位的卟啉4-Pd(dppf)是根据Alves及其同事建立的方法合成的[21]。所有卟啉衍生物均溶于DMSO，储备溶液的浓度为1.0 mg/mL。使用PerkinElmer CHN% 2400e仪器对Pd(II)-卟啉衍生物进行了元素CHN%分析
钯(II)卟啉的合成
四阳离子卟啉的合成在DCM溶液（200 mL）中进行，反应物包括异构吡啶卟啉（0.16 mmol；1.0当量）以及过量的PPh3、dppf或PEPSI钯(II)前体（0.65 mmol；4.05当量），溶解在MeOH（50 mL）中，并加入AgPF6（0.65 mmol；4.05当量）。反应在40°C下进行36小时，气氛为氩气（方案1）[21]。最后将总体积浓缩至约5.0 mL，并加入己烷以沉淀相应的产物
讨论
根据所有测试细胞系的结果，可以看出，在24小时内，含有para位置钯(II)配位的meso-四阳离子卟啉在测试浓度下既不表现出光活性也不具有细胞毒性。相比之下，meta异构体化合物3-Pd(PPh3、3-Pd(dppf)和3-Pd(PEPSI)在纳摩尔浓度下表现出高光活性和细胞毒性。Rossi等人的研究[31]也使用了异构的钯(II)四(吡啶)卟啉进行了类似的研究
结论
本研究强调了钯配位的
meso-四阳离子卟啉作为黑色素瘤治疗光动力药物的良好潜力。卟啉3-Pd(PPh
3和3-Pd(dppf)表现出选择性的光毒性，通过氧化应激介导的机制诱导细胞凋亡，同时具有较低的暗毒性。配位配体的存在显著影响了它们的效果，进一步凸显了结构修饰在优化光动力药物中的重要性。
CRediT作者贡献声明
Maria Eduarda Ehlert：撰写初稿、软件使用、资源获取、方法论设计、数据分析、数据管理。
Valentina Gessinger Ferreira：撰写初稿、方法论设计、实验研究、数据分析、数据管理。
Bruna Silveira Pacheco：撰写初稿、研究监督、资源协调、项目管理。
Fernanda Severo Sabedra Souza：撰写初稿、结果可视化、结果验证、资源管理。
Isadora Tisoco：结果可视化、结果验证、资源管理。
资金来源
BAI感谢CNPq（PQ-303287/2024–1）、FAPERGS（PQ Gaucho-21/2551–0002114-4和FAPERGS/FAPESP-24/2551–0001939-1）、TVC（FAPERGS/FAPESP 19/2551–0002269-7以及C·O（408566/2024–8 – CNPq, INCT Bio2）和CAPES（财务代码001）的资助。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
