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科研人员利用短肽自组装纳米材料改善乏氧肿瘤治疗策略

2019-09-14 11:59暂无阅读:1060评论:0

9月6日,Science Advances(《科学-进展》)杂志在线揭橥了中国科学院国度纳米科学中心陈春英课题组在抗肿瘤纳米药物研究范畴的最新工作:可特异性杀伤乏氧肿瘤细胞的一种新型的短肽纳米纤维材料,及其在临床肿瘤治疗中的索求应用,论文问题为New power of self-assembling carbonic anhydrase inhibitor: Short peptide–constructed nanofibers inspire hypoxic cancer therapy(《碳酸酐酶按捺剂小分子自组装化的新功能:短肽构建的纳米纤维启迪的乏氧肿瘤治疗新策略》)。该研究首次报道了一种基于生物相容性较高的氨基酸短肽润饰通俗碳酸酐酶按捺剂(CAI)的自组装纳米材料,靶向乏氧肿瘤细胞并实现特异性杀伤,为乏氧肿瘤治疗供应了新的机制和策略。

陪伴着肿瘤的快速增殖,乏氧微情况对肿瘤生长和转移具有深远的临床意义,它们不光显著增加了肿瘤部位内药物扩散的难度,并且还珍爱了肿瘤干细胞,并在传统的肿瘤放疗或化疗时代显著提高肿瘤细胞存活能力。作为乏氧诱导的跨膜酶,CA IX同工酶是乏氧肿瘤的特异性治疗诊断靶标。它们负责调节肿瘤组织中的酸性微情况以利于肿瘤细胞耐药及转移的发生,同时还将诱导肿瘤细胞在乏氧微情况中进行胞外物质摄取。是以,按捺CA IX同工酶感化已成为乏氧肿瘤治疗中抗肿瘤细胞增殖和转移,以及抗肿瘤组织血管生成等的主要手段。然而传统CAI对肿瘤相关CA IX缺乏充沛的特异性按捺。行使纳米材料匡助CAI有效靶向肿瘤细胞膜上卵白酶将成为CA IX靶向治疗的新策略。然而,今朝纳米药物在乏氧肿瘤治疗中的应用受限于生物平安性、渗透性,以及材料不乱性等问题。若何简洁、低毒、有效地增加CAI对CA IX酶的特异性靶向,若何借用纳米药物的优势提高CAI在乏氧肿瘤治疗中的结果与相关临床应用,依旧是人们存眷的重点。

陈春英课题组与其合作团队在高效低毒抗肿瘤纳米药物的研制及其感化机制的研究方面已获得一系列进展(Nano Letters, 2019, 19, 4692; Nature Communications, 2018, 9, 4861; Advanced Materials, 2017, 29, 1701268; Advanced Materials, 2016, 28, 8950; Nature Communications, 2015, 6, 5988)。近期的研究获得一种新型特异性杀伤乏氧肿瘤细胞的自组装短肽纳米纤维材料。研究人员行使生物平安性较高的短肽小分子润饰商用的CAI,实现靶向乏氧肿瘤细胞膜上CA IX同工酶的自组装,并对乏氧肿瘤细胞进行特异性杀伤。这种智能纳米药物具备生物平安性高、制备工序简洁等长处,能够经由全新的治疗机制,实现更正确的药物递送,并推进现有化疗手段的临床应用。

作为生物医学应用的立异生物材料,短肽小分子自组装纳米材料已经在组织工程、免疫疗法、药物靶向递送、肿瘤细胞调控以及肿瘤细胞内/细胞外成像等方面获得普遍应用。然而,今朝为止短肽的自组装分子纳米材料仍贫乏乏氧肿瘤治疗方面的索求。研究人员行使CA IX同工酶活性位点在乏氧肿瘤细胞膜外侧的特点,使短肽润饰的CAI小分子在细胞膜外观构建靶向CA IX的自组装。行使其更强的细胞膜外滞留时间以及连系CA IX的能力,这些自组装纳米纤维显现出对CA IX更强的按捺效力。同时,这种乏氧肿瘤细胞膜上的靶向自组装会进一步阻断乏氧肿瘤细胞的正常运动,个中包罗干扰CA IX对肿瘤微情况pH的调控,并减弱乏氧肿瘤细胞转移迁徙的能力。更有意思的是,CA IX在乏氧微情况中介导的相关内吞感化将促进这些自组装纳米纤维进入乏氧肿瘤细胞内部,并在随后的内吞过程中,经由内吞囊泡中pH值的降低而改变着纳米纤维的形态和尺寸,从而导致乏氧肿瘤细胞内的酸性囊泡伤害以及珍爱性自噬阻断。这种乏氧肿瘤细胞微情况pH响应的构造可控自组装纳米材料为乏氧癌细胞供应了新的治疗机制和策略,有益于乳腺癌肿瘤治疗中的按捺肿瘤细胞增殖和转移,以及按捺肿瘤组织血管生成等,能显著提拔现有临床化疗药物的治疗结果,为乏氧肿瘤治疗供应了一个全新偏向。

国度纳米中心副研究员李佳阳、博士后史可鉴、博士研究生Zeinab Farhadi Sabet为该文章配合第一作者,陈春英为通信作者。该研究获得国度重点研发规划、国度天然科学基金委和中科院国际合作项目等的支撑。

国度纳米中心行使短肽自组装纳米材料改善乏氧肿瘤治疗策略