顾臻《Angewandte Chemie》解析新的药物传递方法

【字体: 时间:2014年05月13日 来源:生物通

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  目前,研究人员开发出一种新的抗癌药物传递方法,基本上可在药物触发其释放之前,将其传递癌细胞中。该方法可以比作具备一个抗癌炸弹,直到它们进入癌细胞才会引爆,在那里它们将结合摧毁细胞。研究结果发表在最近的国际化学顶级期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie)。

  

生物通报道:目前,北卡罗拉纳州立大学和北卡罗拉纳大学教堂山分校的生物医学工程研究人员,开发出一种新的抗癌药物传递方法,基本上可在药物触发其释放之前,将其传递癌细胞中。该方法可以比作具备一个抗癌炸弹,直到它们进入癌细胞才会引爆,在那里它们将结合摧毁细胞。

本文第一作者莫然(Ran Mo),博士毕业于中国药科大学,目前是北卡罗拉纳州立大学和北卡罗拉纳大学教堂山分校生物医学工程联合项目的博士后,他指出:“这是一种高效、快速的方法,将药物传递给癌细胞,并触发细胞的死亡。我们还使用基于脂质的纳米胶囊(已经在临床使用),使它更接近于现实中使用。”

该技术采用纳米级脂质胶囊(或脂质体liposomes),将两种药物及其释放机制传递到癌细胞中。一组脂质体中含有腺苷-5’-三磷酸盐(ATP),即所谓的“能量分子”。第二组脂质体中含有一种抗癌药物阿霉素(Dox),可嵌入一个DNA分子复合体中。当DNA分子接触到高水平的ATP时,它们会打开并释放Dox。脂质体的表面与带正电荷的脂质或肽结合,它们作为开瓶器,可将脂质体导入癌细胞中。

当脂质体被吸入癌细胞后,它们与核内体(一个隔间,杜绝所有外源物质进入细胞)中的细胞其余部分隔离开来。核内体内部的环境是酸性的,这会使Dox脂质体和ATP脂质体融合在一起。

同时,还会同时发生两件事情。首先,ATP脂质体将其ATP涌入到Dox脂质体中,从其DNA笼状结构释放出Dox。第二,Dox脂质体壁会在核内体上制造一个内开口,将其富含Dox的内容物涌入周围细胞中,导致细胞死亡。

在小鼠模型中,研究人员发现,与用Dox但却没有纳米脂质体的治疗方法相比,新技术可大大降低乳腺癌肿瘤的大小。

本文资深作者是北卡罗来纳州立大学/北卡罗来纳大学教堂山分校联合生物医学工程系助理教授顾臻(Zhen Gu)博士。其研究方向包括纳米医药、药物控释器件、生物医用高分子材料、生命分析化学、再生医学工程等。近年来在《Nature Nanotechnology》、《Angewandte Chemie》等著名刊物发表学术论文20余篇。同时申请国际专利3项、中国专利1项、美国专利6项。他表示:“这项工作有点类似于以前我们利用聚合物纳米凝胶的研究,但是有一个关键的区别在于,这种脂质体技术能够使我们将额外的ATP导入癌细胞中,更快地释放药物。”

他补充说:“能够调整ATP水平非常的重要,因为一些癌细胞缺乏ATP。但是这项技术即使在这些环境中也能发挥作用。”

相关研究成果,以“Enhanced Anticancer Efficacy by ATP-Mediated Liposomal Drug Delivery”为题发表在最近的国际化学顶级期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie)。本文的共同作者还包括生物医学工程联合项目的博士生Tianyue Jiang。该研究是由美国国立卫生研究院、北卡罗拉纳州立大学大学和北卡罗来纳大学教堂山分校资助。(生物通:王英)

延伸阅读:顾臻创新设计:序贯粒子两种药物靶定癌细胞不同部位

生物通推荐原文摘要:
Enhanced Anticancer Efficacy by ATP-Mediated Liposomal Drug Delivery
Abstract:A liposome-based co-delivery system composed of a fusogenic liposome encapsulating ATP-responsive elements with chemotherapeutics and a liposome containing ATP was developed for ATP-mediated drug release triggered by liposomal fusion. The fusogenic liposome had a protein–DNA complex core containing an ATP-responsive DNA scaffold with doxorubicin (DOX) and could release DOX through a conformational change from the duplex to the aptamer/ATP complex in the presence of ATP. A cell-penetrating peptide-modified fusogenic liposomal membrane was coated on the core, which had an acid-triggered fusogenic potential with the ATP-loaded liposomes or endosomes/lysosomes. Directly delivering extrinsic liposomal ATP promoted the drug release from the fusogenic liposome in the acidic intracellular compartments upon a pH-sensitive membrane fusion and anticancer efficacy was enhanced both in vitro and in vivo.

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