简介
4-硼-L-苯基丙氨酸（4-Borono-L-Phenylalanine，BPA）是硼中子俘获疗法（Boron Neutron Capture Therapy，BNCT）的核心硼载体，具有对肿瘤细胞的靶向性运输潜力，BPA 在肿瘤细胞中的摄取效率、滞留时间及细胞内分布异质性等问题仍制约其疗效提升，且传统检测方法难以精准量化单细胞水平的硼含量。
图一 4-硼-L-苯基丙氨酸
细胞转运机制
4-硼-L-苯基丙氨酸进入细胞的核心途径是依赖L-氨基酸转运体家族，尤其是 LAT-1（SLC7A5）。LAT-1 作为钠非依赖性转运体，主要负责大中性氨基酸的跨膜运输，在肺癌、胶质瘤、肝癌等多种肿瘤细胞中因肿瘤快速增殖对氨基酸的需求增加而过度表达。BPA 通过模拟 L - 苯丙氨酸的结构，与 LAT-1 特异性结合并被主动转运至细胞内，这一靶向机制是其实现肿瘤选择性富集的关键。此外，LAT-2 等转运体也可能参与 BPA 的转运，但贡献度显著低于 LAT-1。A549 非小细胞肺癌细胞因高表达 LAT-1，其 BPA 基础摄取量显著高于正常肺成纤维细胞 V79-4。
L-氨基酸预处理的调控作用
为提升4-硼-L-苯基丙氨酸的肿瘤细胞摄取效率，L-氨基酸预加载策略被广泛研究，其核心原理是通过外源性氨基酸与 BPA 竞争转运体，或通过反式刺激机制激活转运体活性。不同氨基酸预处理对 BPA 摄取的影响具有细胞类型特异性：在正常 V79-4 细胞中，5mM L - 酪氨酸和 L - 苯丙氨酸预处理分别使 BPA 摄取量提升 2.04±0.74 倍（p=0.000066）和 1.46±0.06 倍（p=0.000016）；而在 A549 肿瘤细胞中，仅 L - 酪氨酸预处理展现出显著促进作用（1.24±0.47 倍，p=0.028），L - 苯丙氨酸预处理则呈现轻微抑制趋势（0.75±0.86 倍），但无统计学显著性（p=0.068）。这一差异可能源于肿瘤细胞与正常细胞中 LAT-1 的表达水平、转运动力学及细胞内氨基酸代谢状态的不同：L - 酪氨酸可通过激活 LAT-1 的反式转运活性促进 BPA 摄取，而 L - 苯丙氨酸与 BPA 的直接竞争作用在高表达 LAT-1 的肿瘤细胞中更为显著。
细胞类型与异质性的影响
4-硼-L-苯基丙氨酸的细胞摄取存在显著的细胞类型差异，即使是同一肿瘤类型的细胞系也表现出异质性。A549 细胞群体中仅有 39.45% 的细胞在 BPA 暴露后呈现高硼含量（≥101 ag / 细胞），且这部分细胞的平均硼质量达 719 ag / 细胞，而 V79-4 正常细胞中高硼含量群体占比 38.72%，平均硼质量仅 165 ag / 细胞。这种异质性源于肿瘤细胞的克隆多样性，A549 细胞系包含多个表型不同的亚克隆，其 LAT-1 表达水平、代谢活性存在差异，导致对 BPA 的响应不一致。此外，细胞聚集状态也会影响 BPA 摄取检测结果，V79-4 细胞的聚集可能导致 SC-ICP-MS 信号叠加，需通过多次 PBS 洗涤和显微镜计数进行校正。
检测
SC-ICP-MS法可精准量化单细胞水平4-硼-L-苯基丙氨酸（BPA）中的硼含量，样品需经多次PBS洗涤去除背景、稀释至约10⁵ cells/mL以避免聚集，采用NexION 2000 spectrometer搭配HEN雾化器与Asperon喷雾室，以10 μL/min流速进样、50 μs dwell time检测，PDL低至12 ag/cell，能清晰呈现细胞群体中BPA摄取的异质性[1]。
图二 SC-ICP-MS法检测4-硼-L-苯基丙氨酸
临床应用
4-硼-L-苯基丙氨酸已在多项 BNCT 临床 trials 中展现出治疗价值，尤其在非小细胞肺癌（NSCLC）领域，为传统放疗效果不佳的患者提供了新选择。NSCLC 患者的 A549 细胞高表达 LAT-1，BPA 可通过该转运体实现肿瘤组织的选择性富集，结合热中子照射，能精准杀伤肿瘤细胞而减少对正常肺组织的损伤。此外，BPA 联合 L - 酪氨酸预处理策略可进一步提升肿瘤细胞硼含量，增强 BNCT 疗效，在黑色素瘤、胶质瘤等肿瘤模型中也得到验证。
参考文献
[1]Balcer E , et al.Investigation of the Impact of L-Phenylalanine and L-Tyrosine Pre-Treatment on the Uptake of 4-Borono-L-Phenylalanine in Cancerous and Normal Cells Using an Analytical Approach Based on SC-ICP-MS[J].Molecules,2023,28(18):DOI:10.3390/MOLECULES28186552.