新型近红外荧光探针IR-546通过AKT/GSK3β/β-catenin通路抑制黑色素瘤的机制研究

《Molecular Medicine》:Novel NIR fluorescent probe IR-546 inhibits melanoma through the AKT/GSK3β/β-catenin pathway

【字体: 时间:2025年06月11日 来源:Molecular Medicine 6

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  研究人员针对黑色素瘤早期诊断和治疗手段匮乏的难题,开发了一种新型近红外荧光探针IR-546。该探针通过靶向线粒体、诱导活性氧(ROS)生成和线粒体膜电位(MMP)崩溃,激活线粒体凋亡通路,同时抑制AKT/GSK3β/β-catenin信号轴,在体外和体内实验中均展现出显著的抗肿瘤和抗转移效果,为黑色素瘤诊疗提供了双功能工具。

  

黑色素瘤作为最具侵袭性的皮肤癌症,全球发病率持续攀升,预计204年新发病例将增长56%。尽管早期患者可通过手术获得99%的5年生存率,但一旦转移,生存率骤降至27%。当前临床面临两大困境:缺乏早期诊断工具和有效治疗手段。线粒体作为细胞能量代谢中枢,其膜电位极化特性为肿瘤靶向提供了突破口,而AKT/GSK3β/β-catenin信号通路的异常激活已被证实与黑色素瘤进展密切相关。

西南医科大学附属医院的研究团队在《Molecular Medicine》发表的研究中,设计合成了一种不对称结构的近红外(NIR)荧光探针IR-546。该探针在10%胎牛血清中展现650 nm发射波长,符合"组织光学窗口"特性。通过MTT实验、JC-1线粒体膜电位检测、划痕实验和Transwell迁移实验等,研究人员发现IR-546能选择性富集于黑色素瘤细胞线粒体,通过能量依赖途径和有机阴离子转运多肽(OATP)介导内化。

研究结果显示:

  1. 线粒体靶向与凋亡诱导:IR-546与Mito-Tracker共定位系数达0.924,显著诱导活性氧(ROS)生成和JC-1单体/聚合物比例升高,证实其破坏线粒体膜电位(△Ψm)。Western blot显示cleaved caspase-3表达上调2.1倍,Bcl-2下调63%,激活了线粒体凋亡通路。

  1. 转移抑制机制:划痕实验显示5μM IR-546使A375细胞迁移率降低78%,Transwell中迁移细胞数减少83%。该效应源于对AKT/GSK3β/β-catenin轴的抑制——p-GSK3β(Ser9)表达降低51%,β-catenin核转位受阻,其下游MMP2/9表达量分别下降62%和57%。

  2. 体内抗肿瘤效果:在A375异种移植模型中,2 mg/kg剂量组肿瘤体积缩小70%,免疫组化显示Ki67阳性率降低65%,而主要器官未见病理损伤。免疫荧光证实肿瘤组织p-GSK3β(Ser9)和β-catenin表达分别下调54%和49%。

这项研究的突破性在于:
? 首创将不对称七甲川菁染料用于黑色素瘤诊疗一体化,其650 nm发射波长有效避开了黑色素干扰
? 阐明双通路机制:既通过线粒体凋亡直接杀伤肿瘤,又通过AKT/GSK3β/β-catenin轴抑制转移
? 动物实验证实0.5 mg/kg低剂量即可实现50%抑瘤率且无系统毒性,具有临床转化潜力

未来研究可进一步优化探针荧光量子产率,并探索其与免疫治疗的协同效应。该工作为开发"诊疗一体化"抗肿瘤药物提供了新范式。

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