分子科学与生物医学实验室(MBL)在《Angew. Chem. Int. Ed.》发文:搭乘“顺风车”实现抗癌药物的体内靶向输送

化疗是治疗恶性肿瘤常见的手段之一,其特点多为全身性用药,缺乏肿瘤靶向性,在肿瘤部位停留时间不长,易快速地从体内排出。我校分子科学与生物医学实验室(MBL)长期致力于靶向药物的开发研究工作,近日,研究小组谭蔚泓教授和叶茂教授指导下,博士研究生金程和张慧等将癌症治疗药物氟尿苷与体内的血清白蛋白结合,采用搭乘“顺风车”的方式,将药物转运至肿瘤组织,成功实现了抗癌药物的体内靶向输送,并增强药物疗效。

 

相关研究成果以“Floxuridine homomeric oligonucleotidehitchhikewith albumin in situ for cancer chemotherapy”为题发表于国际权威化学期刊《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed2018, 10.1002/anie.201804156),并被选为“Hot Paper”。

 

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让药物有效地到达目标组织是药物开发中的重点,也是难点。尽管相关纳米载体的研究已经取得了很大的进展,但在实际应用中仍面临诸多挑战,比如复杂的制备流程和有待商榷的安全性等。在生物体内,疏水性分子(脂质体和胆固醇等)非共价结合血清白蛋白,通过血液循环过程从而实现全身性运输。

 

受这一自然现象的启发,我校分子科学与生物医学实验室(MBL)研究人员在氟尿苷核酸的末端修饰疏水性脂质体基团,使之在静脉注射入体内后,能够与血液中的血清白蛋白非共价结合形成相应的复合物。通过增强的渗透和保留(EPR)效应,该复合物能够在肿瘤部位富集并内化进入肿瘤细胞在肿瘤细胞内释放毒性的氟尿苷单磷酸盐从而抑制肿瘤的生长。由此,氟尿苷核酸通过搭乘血清白蛋白的“顺风车”实现了对肿瘤生长的抑制。

 

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值得注意的是,该药物分子(末端修饰疏水性脂质体基团的氟尿苷核酸,LFU20)能够在核酸固相合成仪上全自动化合成,具有制备方法简便、合成效率高、分子结构明确、有效负载可调节等优点,为后续的药物开发提供了质量保证在癌症治疗方面有巨大的潜力。

 

化学化工学院博士研究生金程和生物学院博士研究生张慧为论文并列第一作者,学化院谭蔚泓教授和生物学院叶茂教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部、教育部等部门的科研资助。

 

延伸阅读:

叶茂,生物学院教授,教育部新世纪优秀人才获得者,本文通讯作者之一。主要研究方向为肿瘤生物学、抗肿瘤分子靶向治疗化学生物学。担任湖南省生化与分子生物学学会理事、中国转化医学联盟云南省转化医学分会常务委员、全国科学技术名词审定委员会肿瘤学名词编写委员会编委。主持国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、浙江省自然科学基金、长沙市科技计划等多项。获得国家授权发明专利多项。发表SCI论文近五十篇,其中第一或通讯作者在PNASTrendsBiochem SciTheranosticsChemical ScienceIOVS等国际学术期刊上发表SCI论文文章二十多篇。 2009年获得教育部高等学校科学研究优秀成果二等奖,2010年获得湖南省自然科学一等奖,2017年获得湖南省自然科学二等奖

 

金程,化学化工学院博士研究生,本文的第一作者。在过去的五年里,他一直是MBL团队中最勤奋的学生之一,曾被评为2016年度MBL“科研之星”。但是科研工作注定不是一帆风顺的,他从事的研究领域极具开创性,前几年的实验进展一直不顺利,在实验室老师和同学们的帮助下,他坚定信心,不断尝试,终于完成了一个又一个优秀的工作。“热爱所做的事情,永不抱怨”导师谭蔚泓教授这样评价金程:“他总是尽全力去完成设定的目标,不断地尝试,最终获得成功。

 

这项工作是由化工学院的博士研究生金程、生物学院博士研究生张慧等共同完成的,是MBL跨学科、跨学院共同完成的重要工作。两位同学都为这项工作付出了辛勤的劳动,缺一不可。金程运用他的化学知识巧妙地开发了分子药物,张慧协助金程完成了重要的生物学实验,包括体内小鼠测试等。MBL的室训“Work hard, work smart, work together, be happy”在他们的身上得到了完美地体现,跨学科的团队合作让他们领先于他人,产生了1+1>2的效应。