铜、锰、银金属配合物抗癌活性新发现：诱导细胞凋亡的多模式机制

为探究含桥联二羧酸和 1,10 - 菲咯啉配体的 Cu2+、Mn2+、Ag+配合物抗癌活性，研究发现其能诱导细胞凋亡，有潜在应用价值。

　　在癌症治疗领域，寻找高效低毒的抗癌药物一直是科研人员努力的方向。传统的铂类化疗药物如顺铂，虽然在癌症治疗中发挥了重要作用，但也存在着诸如耐药性和毒副作用等问题，这使得开发新型抗癌药物迫在眉睫。过渡金属配合物因其独特的结构和多样的生物活性，逐渐成为抗癌药物研究的热点。其中，含 1,10 - 菲咯啉的过渡金属配合物展现出了抗菌、抗真菌和抗癌等多种活性，吸引了众多科研人员的关注。然而，对于这类金属配合物在抗癌过程中的具体作用机制，尤其是它们如何诱导癌细胞死亡，仍存在许多未知。

为了深入了解这些问题，来自都柏林理工大学（Technological University Dublin）的研究人员 Ella O’Sullivan、Denis O’Shea、Michael Devereux 和 Orla Howe 等开展了一项关于铜（Cu²⁺）、锰（Mn²⁺）和银（Ag⁺）配合物抗癌活性的研究。该研究成果发表在《BioMetals 》杂志上。

研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞培养方面，选用了 MCF-7（人乳腺癌细胞系）和 MCF-12A（非致瘤性人乳腺细胞系），并为其提供了适宜的培养条件。采用了体外细胞毒性评估实验，以测定不同浓度配合物对细胞活力的影响；通过检测活性氧（ROS）的产生，探究配合物与细胞氧化应激的关系；利用流式细胞术来检测细胞凋亡和 caspase 3/7 的表达；运用 qRT-PCR 技术分析凋亡相关基因的表达，从分子层面揭示配合物诱导细胞凋亡的机制。

研究结果如下：

• 体外细胞毒性评估：金属 - 菲咯啉配合物展现出比临床治疗药物顺铂更优异的活性。在 MCF-7 细胞中，多数金属 - 菲咯啉配合物的 IC₅₀浓度小于 10 μM，而顺铂的 IC₅₀值为 40.10 μM。在对非癌性 MCF-12A 细胞的研究中发现，除了含有 Mn²⁺的配合物 7 对 MCF-12A 细胞毒性较低外，其他配合物对两种细胞系的毒性相似。这表明配合物 7 在细胞系间具有一定的选择性，且对非癌性细胞的毒性低于顺铂。
• 活性氧（ROS）检测：Mn²⁺配合物（7）被证实是一种强效的 ROS 诱导剂，在 MCF-7 细胞中引发的 ROS 产生量最高，在 MCF-12A 细胞中也能显著提高 ROS 水平。Cu²⁺配合物（1 和 2）在 MCF-7 细胞中引发适度的 ROS 产生，而 Ag⁺配合物（4 和 5）引发的 ROS 产生量最低。这表明不同金属中心的配合物诱导 ROS 产生的能力存在差异，且 ROS 产生量与细胞毒性之间可能存在一定关联。
• 细胞凋亡检测：通过流式细胞术检测发现，不同金属中心的配合物诱导细胞凋亡的能力不同，且在不同细胞系中的反应也有所差异。Cu²⁺配合物在两种细胞系中诱导的凋亡细胞比例最高，且在 MCF-7 细胞中更为明显；Ag⁺配合物在 MCF-7 细胞中诱导的凋亡细胞比例下降，同时观察到较高的坏死细胞比例，在 MCF-12A 细胞中的反应则有所不同；Mn²⁺配合物（7）在 MCF-7 细胞中诱导出显著的凋亡细胞群体和坏死细胞群体，在 MCF-12A 细胞中凋亡细胞群体则显著减少且无坏死现象。
• caspase 3/7 表达检测：在 MCF-7 细胞中，Cu²⁺配合物（2）诱导的 caspase 3/7 表达最高，其次是 Ag⁺和 Mn²⁺配合物（4 和 7），顺铂诱导的表达水平最低。在 MCF-12A 细胞中，所有配合物诱导的 caspase 3/7 表达均显著降低，其中 Ag⁺配合物（4）诱导的表达最高。这说明不同配合物对 caspase 3/7 表达的影响不同，且在不同细胞系中存在差异。
• 凋亡相关基因表达：qRT-PCR 分析显示，不同金属 - 菲咯啉配合物在 MCF-7 和 MCF-12A 细胞中引发了不同的凋亡反应。Cu²⁺配合物上调了促凋亡基因的表达，同时在两种细胞系中存在抗凋亡基因表达的差异；Ag⁺配合物在两种细胞系中引发了相似的 BID 表达，但在 MCF-12A 细胞中观察到更高的 BIM 和 BAD 表达；Mn²⁺配合物在 MCF-7 细胞中诱导了 BID 和 BIM 的表达，在 MCF-12A 细胞中仅诱导了 BIM 的表达。这些结果表明不同金属配合物通过不同的信号通路诱导细胞凋亡。

研究结论和讨论部分指出，Cu²⁺、Mn²⁺和 Ag⁺配合物在体外表现出显著的细胞毒性，其细胞毒性可归因于细胞凋亡的诱导，特别是 Cu²⁺和 Mn²⁺配合物，同时 ROS 的产生在这一过程中起到了重要作用。Mn²⁺配合物（7）因其对 MCF-7 细胞的显著细胞毒性和独特的 ROS 刺激特性，展现出潜在的肿瘤选择性，是一个值得进一步研究的有趣候选药物。然而，Ag⁺配合物的作用机制仍有待进一步探索，尽管它们表现出一定的细胞毒性，但与 Cu²⁺和 Mn²⁺配合物相比，其诱导凋亡的能力较弱且坏死反应更为明显，ROS 诱导也不是其主要作用模式。此外，研究还发现存在其他可能的调节性细胞死亡方式，这为后续研究指明了方向。

总之，该研究为理解金属配合物的抗癌机制提供了重要依据，为新型抗癌药物的开发奠定了基础，其发现的金属配合物的多模式生物活性，为未来癌症治疗策略的发展提供了新的思路和潜在靶点，具有重要的科学意义和临床应用前景。