相較于放療、化療等腫瘤治療方法,針對(duì)與腫瘤生長(zhǎng)、增殖、轉(zhuǎn)移等行為密切相關(guān)的能量供給的饑餓療法由于其更高的安全性、較低的耐藥性等優(yōu)勢(shì)吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。該療法的基本理念是利用功能材料改變腫瘤組織內(nèi)血管的生理狀態(tài),抑制腫瘤組織內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸以切斷腫瘤的能源供應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)腫瘤的殺滅。因此,將破壞現(xiàn)有腫瘤血管的手段與抑制VEGF誘導(dǎo)的新血管生成方法相結(jié)合有望實(shí)現(xiàn)更有效的腫瘤治療。然而,針對(duì)血管的治療方法僅著眼于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸,而營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用才是產(chǎn)生腫瘤生成所需能量的根本。鑒于線粒體是腫瘤能源轉(zhuǎn)化的重要工廠,在破壞現(xiàn)有的腫瘤血管并抑制腫瘤血管生成的同時(shí)賦予材料引發(fā)腫瘤線粒體功能障礙的能力,對(duì)于高效截?cái)嗄[瘤能量供應(yīng)至關(guān)重要。
針對(duì)上述問(wèn)題,西安交通大學(xué)化工學(xué)院陳鑫教授團(tuán)隊(duì)與西安交通大學(xué)藥學(xué)院張彥民教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)簡(jiǎn)單的水解-縮合反應(yīng)制備了疏水單元(N-叔丁基丙烯酰胺,TBAM)和葡萄糖衍生物(三硫酸化N-乙酰氨基葡萄糖,TSAG)共改性的介孔二氧化硅納米粒子(MSNMG),作為血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)的仿生親和劑。其將作用于VEGF的疏水結(jié)構(gòu)域和帶正電荷結(jié)構(gòu)域以實(shí)現(xiàn)抗血管生成。基于介孔二氧化硅納米粒子易于表面的功能化的特點(diǎn),研究團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)了TBAM與TSAG的比例,在兩者比例達(dá)到2:1時(shí)實(shí)現(xiàn)了最佳的治療效果。同時(shí),研究團(tuán)隊(duì)利用MSNMG的多孔結(jié)構(gòu)負(fù)載康普瑞汀A4-磷酸鹽(CA4P,血管破壞劑)及維生素K2 (VK2,ROS生成劑),并進(jìn)一步在其表面構(gòu)建透明質(zhì)酸冠層,制備仿生納米材料(CVMMGH)。這種材料在使用后能通過(guò)CD44受體介導(dǎo)的結(jié)合進(jìn)行腫瘤靶向,并在透明質(zhì)酸酶的作用下暴露TBAM/TSAG基團(tuán)并釋放出CA4P和VK2,逐步實(shí)現(xiàn)CA4P誘導(dǎo)的腫瘤血管破壞、VEGF捕獲引起的血管生成抑制、及ROS 產(chǎn)生導(dǎo)致的線粒體功能紊亂,同時(shí)從腫瘤組織營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳輸和利用兩個(gè)方面著手完全阻斷腫瘤能量供應(yīng),實(shí)現(xiàn)精確高效的腫瘤治療及轉(zhuǎn)移抑制。
圖1、仿生納米載體結(jié)構(gòu)及功能示意圖
相關(guān)成果以“Multimodal obstruction of tumorigenic energy supply via bionic nanocarriers for effective tumor therapy”為題發(fā)表在Biomaterials上(Biomaterials, 2021, 278, 121181)。該研究工作由西安交通大學(xué)化工學(xué)院陳鑫教授團(tuán)隊(duì)和西安交通大學(xué)藥學(xué)院張彥民教授團(tuán)隊(duì)合作完成,化工學(xué)院碩士研究生于小倩、藥學(xué)院博士后蘇琪為該文章共同第一作者,陳鑫教授與張彥民教授為共同通訊作者。該論文得到了國(guó)家高層次人才特殊支持計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基金、西安交通大學(xué)“青年拔尖人才支持計(jì)劃”等項(xiàng)目的大力支持。
原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S014296122100538X
作者簡(jiǎn)介:
西安交通大學(xué)陳鑫教授:西安交通大學(xué)化工學(xué)院教授,國(guó)家級(jí)高層次青年人才,陜西省百人計(jì)劃學(xué)者,陜西省優(yōu)秀留學(xué)歸國(guó)人員,英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)2020新銳科學(xué)家,西安交通大學(xué)A類青年拔尖人才,中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)組織工程與再生醫(yī)學(xué)分會(huì)委員,中華口腔醫(yī)學(xué)會(huì)口腔生物醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會(huì)委員,納米腫瘤學(xué)專委會(huì)青年委員。先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金、省部級(jí)自然科學(xué)基金等十余項(xiàng)。主要從事智能醫(yī)用材料的研究,在Nature Biomedical Engineering, Science Translational Medicine, Science Advances, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Biomaterials等國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表科研論文70余篇,受邀撰寫(xiě)學(xué)術(shù)專著3章,申請(qǐng)/授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利13項(xiàng)。目前擔(dān)任Chinese Chemical Letters、Pharmaceutics、Nano Biomedicine and Engineering等學(xué)術(shù)期刊編委。
西安交通大學(xué)張彥民教授:西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部藥學(xué)院教授,陜西省天然藥物研究與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、西安交通大學(xué)血管藥物研究所所長(zhǎng)等。入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才、陜西省中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、陜西省青年科技新星和西安交通大學(xué)A類青年拔尖人才。擔(dān)任中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)抗癌藥物專業(yè)委員會(huì)常務(wù)委員、中國(guó)藥理學(xué)會(huì)分析藥理專業(yè)委員會(huì)委員、陜西省天然藥物學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、陜西省性學(xué)會(huì)醫(yī)藥開(kāi)發(fā)專業(yè)委員會(huì)主任委員等,同時(shí)擔(dān)任Biosensors、Oncol Rep、Mol Med Rep等SCI期刊編委。從事抗腫瘤藥物篩選與分析研究工作,發(fā)表SCI論文137篇,獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利20項(xiàng),獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)(R6)、陜西省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)二等獎(jiǎng)(R1)、陜西高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)(R1)和中國(guó)藥學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)(R3)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。
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