日前,清華大學醫學院生物醫學工程系高衛平實驗室在生物材料學國際頂級期刊《生物材料》(Biomaterials)上在線發表了題為《定點原位生長腫瘤治療功效優于派羅欣的干擾素-高分子偶聯物》(Site-specific in situ growth of an interferon-polymer conjugate that outperforms PEGASYS in cancer therapy)的學術論文,在國際上首次報道了定點原位生長(site-specific in situ growth, SIG)干擾素-高分子偶聯物的方法,并將所得到的新型干擾素-高分子偶聯物與羅氏公司商品化藥物派羅欣(PEGASYS)在動物水平上進行直接對比,發現這個新型干擾素-高分子偶聯物展現出更好的腫瘤治療效果。高衛平研究員為本文的通訊作者,醫學院博士生胡瑾和博士后王貴林為共同第一作者。
定點原位生長干擾素-高分子偶聯物(IFN-POEGMA)
干擾素α(IFN-α),目前在臨床上被廣泛用于治療肝炎和癌癥,但是它的體內循環半衰期很短(4-8小時),需要每天或一周三次大劑量給藥,副作用很大,治療效果也不理想。將IFN-α聚乙二醇化(PEGylation)是目前解決這些問題的有效方法,如:羅氏公司的PEGASYS已在臨床上廣泛用于慢性肝炎與癌癥的治療。但是PEGylation目前存在明顯的缺點,如:產物的生物活性大幅度降低、生產工藝復雜、產率低、成本高等。
為了解決這些問題,高衛平實驗室首次利用定點原位生長技術(SIG)合成干擾素-高分子偶聯物(IFN-POEGMA)。該方法大幅度提高了產率,是PEGylation的60倍,能夠有效降低生產成本。IFN-POEGMA的藥代和生物分布與PEGylatedIFN-α(派羅欣,PEGASYS)的相似,但是其體外生物活性是PEGASYS的7倍。動物實驗結果表明,IFN-POEGMA不僅完全抑制了腫瘤的生長,而且治愈了75%的小鼠,而在同樣給藥劑量下PEGASYS僅能在一定程度上抑制腫瘤生長,但不能治愈小鼠(圖2a和2b)。這些實驗結果首次表明,通過SIG方法可以高效可控制備出比已在臨床廣泛使用的一線藥物金標準(PEGASYS)更好的新型蛋白藥物,具有巨大的臨床轉化前景和社會經濟價值。
高衛平實驗室已為該研究成果申請了中國專利和國際專利,并獲得了天使基金的投資,目前臨床前第三方測試效果良好,將進行下一步臨床前研究。
(a)腫瘤生長抑制情況;(b)小鼠存活率
2011年10月高衛平博士從美國杜克大學(Duke University)生物醫學工程系回國,在清華大學醫學院生物醫學工程系籌建生物材料與納米醫學實驗室。在過去4年中,高衛平實驗室致力于蛋白質偶聯物研究,并取得了一系列創新研究成果。2015年1月,他們在《生物材料》(Biomaterials)發表論文,揭示通過將蛋白N-和C-相連進行環化,并定點原位生長環化蛋白-高分子偶聯物,可以顯著提高蛋白穩定性;2015年6月,他們在《生物材料》(Biomaterials)報道了定點原位生長抗體-熒光高分子偶聯物的新方法,用于抗原和腫瘤細胞的高靈敏度檢測; 2015年7月,他們在《化學通訊》(Chemical Communications)上發表成果,證明通過可控合成具有腫瘤靶向的多肽-藥物偶聯物可以有效提高腫瘤治療效果;2015年9月,該課題組又在《先進材料》(Advanced Materials)報道了一種新型、通用、簡單、高效的類彈性蛋白多肽融合方法(elastin-like polypeptide fusion, ELPfusion),用于精準設計蛋白質-高分子偶聯物。高衛平實驗室也積極進行研究成果轉化工作,到目前為止已申請國際和國內發明專利5項,并獲天使投資基金1項。
高衛平實驗室的研究重點是設計新型生物醫用高分子、蛋白質偶聯物以及納米系統用于疾病的預防與診療。以上工作得到國家自然科學基金面上(21274043)和重點項目(21534006)的資助。
論文:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961216301466
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