論文作者：馬宇，指導(dǎo)教師：丁婭教授
所屬學(xué)院：藥學(xué)院，二級學(xué)科：藥物分析學(xué)
01 導(dǎo)師說
化療雖能抑制腫瘤生長，但毒副作用嚴重，限制了其臨床應(yīng)用。目前的藥物遞送策略存在藥物提前泄漏、脫靶和內(nèi)吞降解等問題，降低了遞送效率。在腫瘤細胞表面原位激活前藥可減少藥物損失、縮短藥物與靶點距離并降低全身毒性，但精準(zhǔn)調(diào)控前藥激活位置、延長激活時間和提高激活效率仍是巨大挑戰(zhàn)。本文提出利用功能化脂質(zhì)體的腫瘤細胞靶向和膜融合機制，在腫瘤細胞膜表面錨定生物正交反應(yīng)激活劑（DSPE-PEG-Tz），將腫瘤活細胞作為反應(yīng)器構(gòu)建基元，構(gòu)建可觸發(fā)前藥激活的膜反應(yīng)器。該反應(yīng)器能深入腫瘤內(nèi)部，穩(wěn)定保持96小時以上，并持續(xù)激活外源性前藥（如TCO-Dox）。激活的阿霉素（Dox）通過濃度梯度精準(zhǔn)進入腫瘤細胞核，發(fā)揮藥效。補充功能化脂質(zhì)體可顯著提高前藥激活效率。這種將腫瘤組織作為前藥激活車間、腫瘤細胞作為反應(yīng)器的策略，為提升腫瘤化療的有效性、選擇性和安全性提供了一種通用方法。
02 作者說
細胞膜是細胞與外界物質(zhì)交流的重要通道，其工程化可實現(xiàn)對多種生理過程的精確調(diào)控。脂質(zhì)體與細胞膜組成結(jié)構(gòu)相似，膜融合介導(dǎo)的細胞表面標(biāo)記方式簡單且穩(wěn)定。脂質(zhì)衍生物的合理設(shè)計和調(diào)控可提高細胞表面修飾性能，實現(xiàn)細胞膜標(biāo)記介導(dǎo)的疾病診療。阿霉素（Dox）是常用的抗腫瘤藥物，但存在穩(wěn)定性差、脫靶性高和遞送效率低等問題，導(dǎo)致治療效果不佳且毒性大。因此，開發(fā)可調(diào)控阿霉素在靶位精確釋放或產(chǎn)生的方法十分必要。
本文結(jié)合細胞膜標(biāo)記和前藥激活策略，在腫瘤細胞表面構(gòu)建可觸發(fā)生物正交反應(yīng)的膜反應(yīng)器。通過補充膜反應(yīng)器生成機制，提高反應(yīng)效率和藥物持續(xù)產(chǎn)生能力，原位持續(xù)觸發(fā)阿霉素的產(chǎn)生，并通過濃度梯度將藥物精準(zhǔn)送入腫瘤細胞核中。
研究首先篩選脂質(zhì)衍生物的分子量，確定整合有DSPE-PEG600-Cy5的脂質(zhì)體膜修飾能力最佳。通過細胞表面的疊氮標(biāo)記和金納米簇標(biāo)記，證明了脂質(zhì)分子構(gòu)建的脂質(zhì)體融合膜標(biāo)記方法的可行性。接著，合成苯硼酸修飾的DSPE-PEG2000作為靶向分子，四嗪基修飾的DSPE-PEG600作為生物正交反應(yīng)觸發(fā)分子，制備具有腫瘤細胞靶向膜修飾功能的脂質(zhì)體（PBA-Lips-Tz）。同時，合成反式環(huán)辛烯修飾的阿霉素（TCO-Dox）作為前藥分子。當(dāng)靶向配體比例為1.29%時，脂質(zhì)體對腫瘤細胞的選擇性最佳，肝癌HepG2細胞呈現(xiàn)最佳敏感度；DSPE-PEG-Tz：TCO-Dox比例為2：1時，生物正交反應(yīng)到達平臺，增補觸發(fā)劑DSPE-PEG-Tz可有效提高反應(yīng)效率。體內(nèi)研究中，靶向膜標(biāo)記脂質(zhì)體在4小時內(nèi)蓄積于腫瘤內(nèi)，且停留長達96小時，有助于穩(wěn)定、高效膜反應(yīng)器的體內(nèi)構(gòu)建。
在體內(nèi)抗腫瘤治療中，膜反應(yīng)器策略可有效促進前藥在腫瘤部位的持續(xù)轉(zhuǎn)化，增強腫瘤部位活性藥物的累積。藥效學(xué)結(jié)果顯示，膜修飾聯(lián)合前藥激活的腫瘤生長抑制率與原型藥物Dox相當(dāng)，但副作用遠低于Dox，生物相容性更好，顯著改善了荷瘤小鼠的生存率。補充靜脈注射PBA-Lips-Tz可顯著提高腫瘤原位的前藥轉(zhuǎn)化率，與脂質(zhì)體一次注射相比，腫瘤生長抑制率提高了42.64%。這種基于細胞膜標(biāo)記技術(shù)構(gòu)建的生物正交反應(yīng)器提高了體內(nèi)生物正交藥物激活反應(yīng)的效率和持續(xù)性，為腫瘤的精準(zhǔn)化治療提供了新思路。
03 博士論文簡介
化療能有效抑制腫瘤的生長，但其嚴重的毒副作用限制其臨床應(yīng)用。盡管利用載體將化療藥物精確遞送至腫瘤細胞有望解決這一難題，但現(xiàn)有藥物遞送策略仍存在藥物提前泄漏、脫靶和內(nèi)吞介導(dǎo)的藥物降解等問題，嚴重降低遞送效率。利用疏水性化藥在濃度梯度驅(qū)動下擴散入細胞內(nèi)部這一原理，在腫瘤細胞表面原位激活前藥可以減少藥物在遞送過程中的損失，縮短化藥-靶點間的距離，且降低全身毒副作用。然而，如何在腫瘤表面精準(zhǔn)調(diào)控前藥激活的位置、延長激活持續(xù)時間和提高激活效率，仍然存在巨大挑戰(zhàn)。
本文提出利用功能化脂質(zhì)體的腫瘤細胞靶向和膜融合機制，在腫瘤細胞膜表面錨定生物正交反應(yīng)激活劑（四嗪基修飾的膜錨定分子），將腫瘤活細胞作為反應(yīng)器構(gòu)建基元，在體構(gòu)建可觸發(fā)前藥激活的膜反應(yīng)器。該反應(yīng)器能深入腫瘤內(nèi)部、穩(wěn)定保持在瘤內(nèi)長達96小時以上，并持續(xù)激活外源性前藥（如反式環(huán)辛烯修飾的阿霉素）。腫瘤細胞膜表面激活的阿霉素通過濃度梯度的驅(qū)動作用，精準(zhǔn)進入腫瘤細胞核中，發(fā)揮藥效。此外，通過再次補充功能化脂質(zhì)體的策略可顯著提高正交反應(yīng)前藥激活的反應(yīng)效率。這種將活體腫瘤組織作為前藥激活車間、腫瘤細胞作為反應(yīng)器的策略，為腫瘤化療的有效性、選擇性和安全性提供了一種通用的方法。
學(xué)術(shù)成果
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6.吳冬燕，馬宇，丁婭，粒徑對金納米粒在生物醫(yī)藥研究和應(yīng)用中的影響. 藥學(xué)進展 2016, 40(5), 370-374.