【参赛作品】“程序化”纳米递药系统设计:实现不同药物的定点输送和肿瘤的联合治疗

化疗是癌症临床治疗和研究中最常用的的治疗手段。然而,肿瘤细胞长期接触单一某种化疗药物,会产生对化疗药物的耐药性,使肿瘤细胞免受化疗药物攻击从而导致化疗的失败。联合治疗可通过多种作用机制同时作用于肿瘤细胞,实现对肿瘤细胞的杀伤,能有效提高肿瘤的治疗效果,被视为更行之有效的方法。然而不同的药物在肿瘤细胞中的作用位点不同,如激活细胞凋亡或阻断细胞生长信号通路的蛋白类药物的作用位点在细胞膜上,而传统化疗药物阿霉素(Dox)必须进入细胞核内结合DNA后才能起到对癌细胞的杀伤。如何利用纳米递药系统将药物高效地输送到各自的作用靶点是癌症联合治疗的亟待解决的问题。

近日,来自北卡罗来纳州立大学、北卡罗来纳大学教堂山分校的顾臻教授和中国药科大学的周建平教授利用肿瘤微环境中富含透明质酸酶这一生理特性,设计制备了一种程序化纳米递药系统,巧妙地将两种抗癌药物(蛋白质药物TRAIL和化疗药物阿霉素Dox)投递到各自相应的作用位点,发挥其各自的作用,实现对肿瘤的协同治疗。

研究人员在脂质体的空腔中引入Dox,表面吸附TRAIL和细胞穿透肽R8H3,并最终在最外层形成交联透明质酸壳层,制备了同时装载蛋白质药物TRAIL和化疗药物阿霉素Dox的“纳米仓库”。该纳米粒子在正常生理环境下具有很好的稳定性,静脉注射后进入体内循环并通过纳米粒子的EPR效应在肿瘤组织处富集。富集后的纳米粒子通过其表面透明质酸与肿瘤细胞膜上CD44受体之间特异性识别而被“绑定”到肿瘤细胞上。由于肿瘤微环境中含有大量的透明质酸酶会不断降解纳米粒子外层的透明质酸,失去外层保护后,蛋白质药物TRAIL从脂质体内核表面脱落并与肿瘤细胞膜上的死亡受体特异性结合,诱导肿瘤细胞的凋亡。与此同时,脂质体内核表面的细胞穿透肽R8H3也被暴露出来,并促进脂质体内核进一步穿过细胞膜进入细胞,实现Dox在细胞内的释放。释放的Dox进入细胞核后结合DNA,发挥其杀伤肿瘤细胞的作用。通过这种“程序化”的设计,两种药物在正确的时间和靶点位置被释放,发挥各自的治疗效果,提高了对肿瘤的治疗效果。

该研究工作为肿瘤多药物投递设计提供了新的思路,为实现肿瘤联合治疗开辟了新途径,相关成果发表在国际著名期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)(DOI: 10.1002 /adfm.201303222)上。

 

选材出处: Gel–Liposome-Mediated Co-Delivery of Anticancer Membrane-Associated Proteins and Small-Molecule Drugs for Enhanced Therapeutic Efficacy.