テトラジンを媒介としたプロドラッグ活性化、光熱療法、光音響イメージングのためのバイオオルソゴナルシステムの開発（英文

Tetrazine-Mediated Bioorthogonal System for Prodrug Activation, Photothermal Therapy, and Optoacoustic Imaging.

• Xin Xie
• Bowen Li
• Jie Wang
• Chenyue Zhan
• Yong Huang
• Fang Zeng
• Shuizhu Wu

抄録

バイオオルソゴナル"結合開裂"反応は、薬物やプローブの制御された活性化などの様々な生物学的応用に大きな可能性を秘めていますが、生きた動物におけるこれらの生体適合性反応の応用はまだ黎明期であり、さらなる研究がなされていません。ここでは、化学療法と光熱療法の複合作用を介して腫瘍を抑制するためのナノサイズと2つのコンポーネントのバイオ直交システムを実証しています。このシステムのトリガーは、金ナノロッド上にPEG化テトラジンを固定化することによって作製され、生物学的直交プロドラッグは、薬物であるカンプトテシンをビニルエーテルでケージングし、その後、リン脂質リポソームでカプセル化することによって合成された。金ナノロッドは光熱療法や三次元光音響イメージングのために高い光熱能力を発揮します。腫瘍を担持したマウスに注射すると、2つの成分が腫瘍領域に蓄積し、腫瘍領域内で生体組織反応を起こして親薬を放出します。化学療法と光熱療法を併用することで、マウスの腫瘍成長を大幅に抑制することができました。この戦略は、生体内での活性薬物の放出を、外部刺激である生物学的直交反応を介して制御して達成するための有望なアプローチであると考えられる。

Bioorthogonal "bond cleavage" reactions hold great promise in a variety of biological applications such as controlled activation of the drug and probe, while the application of these biocompatible reactions in living animals is still in its infancy and has yet to be further explored. Herein we demonstrate a nanosized and two-component bioorthogonal system for tumor inhibition through the combined action of chemo- and photothermal therapy. The trigger of the system was fabricated by immobilizing PEGylated tetrazine on the gold nanorods, and the bioorthogonal prodrug was synthesized by caging the drug camptothecin with vinyl ether, followed by encapsulating it with phospholipid liposomes. The tetrazine-based trigger effectively mediates the bioorthogonal reaction and triggers the release of camptothecin for chemotherapy, and the gold nanorods exhibit high photothermal capability for photothermal therapy and for three-dimensional optoacoustic imaging. Upon injection into tumor-bearing mice, the two components accumulate in the tumor region and carry out a bioorthogonal reaction therein, hence releasing the parent drug. The combined actions of chemo- and photothermal therapy greatly inhibited tumor growth in mice. This strategy may afford a promising approach for achieving controlled release of an active drug in vivo through an alternative external stimulus-a bioorthogonal reaction.