近日，在国家自然科学基金重大项目（批准号：21490574）和面上项目（批准号：21474009和51673024）资助下，北京理工大学董宇平课题组与韩国高丽大学Kim Jong Seung课题组合作，报道了利用肿瘤细胞中高表达的MDM2蛋白与非传统共轭的螺环聚合物结合，在产生“簇”发光的同时，限制p53与MDM2蛋白结合，从而释放并活化p53蛋白，促进了癌细胞凋亡，实现对肿瘤细胞靶向诊断和治疗的相关工作。
螺环化合物因其独特的化学结构，具有良好的生物活性和稳定性，目前已被用于多种药物中，如依尼螺酮、丁螺环酮等，但螺环聚合物的合成与应用却少见报道。本成果首先利用“无催化、一步法”三键聚合反应合成了新型螺环聚合物。实验结果表明该螺环聚合物具有典型的簇发光（Cluster Triggered Emission， CTE）特性。体外条件下，MDM2蛋白可以与螺环聚合物发生相互作用，诱导P1a2b进一步聚集而引发簇发光；因此在MDM2高表达的多种肿瘤细胞中均呈现明显的蓝色荧光，然而在MDM2蛋白低表达的正常细胞则无明显发光，能够实现对正常细胞和肿瘤细胞的有效区分，并且高分子量P1a2b成像效果更为明显。作者通过MDM2的抑制剂Nutlin-3与P1a2b的竞争实验验证细胞内P1a2b螺环聚合物的作用位点，发现P1a2b与Nutlin-3混合后的MDM2蛋白和细胞相互作用，均不能表现簇发光特性，表明Nutlin-3优先占据了MDM2蛋白的作用位点，使P1a2b不能与之有效结合，进而不能引发聚合物簇聚集发光。
图1 螺环聚合物的合成路线
图2 （A）（B）(C) 未加P1a2b聚合物的DAPI，FITC场与合并照片；（D）（E）(F) 加入P1a2b聚合物的DAPI，FITC场与合并照片；(G) 与P1a2b聚合物共培养24 h， 48 h， 72 h后的细胞凋亡率。
随后，作者利用蛋白质免疫印迹法（Western blot）证实了经过P1a2b共培养细胞中的p53蛋白的表达增加。同时证明了P1a2b加入后，p53的增加会导致其相关的ROS浓度的增长，解释了P1a2b聚合物诱使肿瘤细胞高凋亡的主要原因。同时，作者利用分子对接软件，将P1a2b的三聚体与MDM2蛋白计算，证实其与Trp26，Phe19和Leu26疏水空腔结合，且结合稳定。
鉴于该螺环聚合物合成简单，具备肿瘤细胞靶向诊断与治疗相结合的能力，为新型螺环聚合物应用提供了新思路，为肿瘤的治疗和诊断提供了新方法。刘派和付伟强博士为此工作共同第一作者，蔡政旭特聘研究员、董宇平教授、Kim Jong Seung教授为此工作通讯作者。
这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition上，原文链接为： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201916524。
