恶性肿瘤小分子药物化疗一直存在着特异性差,严重破坏人体正常组织和细胞。如何实现纳米药物的肿瘤细胞靶向投送并且解决纳米投送载体在人体的滞留、难以降解而导致*副作用是纳米医学需要解决的难题之一。病*模拟粒子为纳米医学的发展做出了巨大的贡献。近日,中国CDC病*病所与厦门大学合作,在国际学术期刊Nanomedicine(《纳米医学》)发表了题为ModularizedpeptidesmodifiedHBcvirus-likeparticlesforencapsulationandtumor-targeteddeliveryofdoxorubicin的研究论文,使用模块化多肽修饰的乙肝病*核心蛋白病*样颗粒用于抗恶性肿瘤药物阿霉素的包裹和肿瘤靶向治疗。研究结合基因工程技术和纳米工程技术实现了抗肿瘤药物特异性靶向投送,为肿瘤治疗技术提供了新思路。
Fig1.SchematicillustrationsofthereverseencapsulationofDOXtoRGD-HBc-NS5AVLPthroughself-assembledprocessandinvivotumortargetingviaintegrinαvβ3.
研究背景纳米技术:所谓纳米技术是在纳米尺度(1~nm之间,1nm=10-9m)上研究物质(包括原子、分子的操纵)的特性和相互作用,以及利用这些特性的多学科交叉的技术。纳米技术将使人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子,其最终目标是以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。目前,大多数病*的尺寸都在几十到几百纳米之间,这恰好是纳米技术“施展拳脚”的尺度范围。通过纳米技术改造某些病*,它们就能“化敌为友”,为我们人类服务。
纳米颗粒(图片来自网络)
病*纳米颗粒(virus-basednanoparticle,VNP):通常是由一种或多种病*衣壳蛋白自组装形成的空心球状或棒状结构,可通过改变溶液环境或调控蛋白亚基之间的作用界面实现解聚-组装状态的转换,其内腔和外表面均可用来装载功能元件:或通过原位合成相关元件,或通过共组装、共价及非共价连接的方法整合预合成的元件。
乙肝病*纳米颗粒:乙肝病*样颗粒是一种典型的对称结构的纳米颗粒,本研究所使用的乙肝病*样颗粒,除了特异性的进入肿瘤组织之外,还在肿瘤细胞内酸性环境下释放药物后被彻底降解为氨基酸,达到了特异抗癌和无*副作用的治疗效果。
结果速览研究团队分别将几种模块化肽(亲脂NS5A肽、6xHis标签和肿瘤靶向肽RGD)基因插入到乙型肝炎病*核心蛋白(HBc)的C末端和主要的免疫优势环区域(MIR)。研究表明,基于HBc的VLPs可以自组装形成具有良好形态的单分散纳米粒子(33.6±3.5nm),阿霉素(DOX)无需任何化学修饰即可包装进入病*样纳米颗粒(VLNPs)。此外,基于HBc的VLPs可以通过与抗原整合素αvβ3的相互作用来靶向癌细胞。
体内动物实验结果表明,该病*纳米颗粒在进入B16F10肿瘤小鼠模型12小时后,通过影像技术发现携带药物的病*样颗粒被肿瘤组织摄取,同时,在实验动物的肝、肾、脑、心脏、肺、肌肉等组织未见到病*纳米颗粒的进入。多种生化指标测定和病理切片结果表明,用药之后,肝脏、心脏、脑、肾脏、肺组织和肌肉组织均未受到损害。用药组与对照组比较发现,该药物投送系统对肿瘤细胞的生长抑制高达倍。统计学分析表明,与游离的DOX相比,基于HBc-VLPs包裹的DOX在B16F10肿瘤小鼠模型中的肿瘤生长抑制率可达到90.7%,具有明显的抑瘤作用和低*副作用。
结语本研究使用将化疗药物包装进入病*样颗粒内部的方法,同时通过基因工程技术,将肿瘤细胞通道特异性结合分子组装于病*样颗粒表面,以达到将治疗药物投送到肿瘤细胞内部的目的,实现了特异性抗肿瘤和无*副作用的效果。本研究得到国家自然科学基金、计划、福建省科学基金等资金的资助。厦门大学张现忠和任磊为本文的共同通讯作者。
ABSTRACT
.Virus-mimickingparticleshavemadegreatcontributiontothedevelopmentofnanomedicine.Herein,severalmodularizedpeptides(lipophilicNS5Apeptide,6xHistag,andtumor-targetingpeptideRGD)weregeneticallyinsertedintotheC-terminusandthemajorimmunodominantloopregion(MIR)ofhepatitisBcoreprotein(HBc),respectively.Thisstudydemonstratedthatthere