國家納米科學中心研發蛋白納米機器可控釋放疏水性抗腫瘤藥物...

2020-12-06 科學網
國家納米科學中心研發蛋白納米機器可控釋放疏水性抗腫瘤藥物

 

本報訊 近日，國家納米科學中心聶廣軍課題組聯合北京大學高寧課題組，利用天然蛋白質複合物，研發出一種具有腫瘤靶向作用及腫瘤微環境響應性的天然蛋白質納米機器，實現在ATP的驅動下可控釋放疏水性抗腫瘤藥物。

該研究基於生物系統的天然蛋白質結構和功能，發展了具有精確制導、定點藥物釋放作用的納米機器，為惡性腫瘤等疾病的治療提供了新思路和無限潛能。

相關研究成果發表在《納米通訊》上，該研究得到了國家自然科學基金委、科技部、中科院、北京市科委等的資助。

聶廣軍告訴《中國科學報》記者：「多藥物由於疏水性較強，需要溶解到特定的媒介；它們進入人體後，較強的疏水性導致它們在血液裡溶解度較低。這項研究針對疏水性抗腫瘤藥物，可以增加藥物溶解性，提升生物利用率，讓藥物有更好的治療效果。」

他介紹道，該研究利用細菌體內的天然蛋白質—分子伴侶（GroEL）作為可攜帶疏水藥物的納米機器，應用於腫瘤治療。分子伴侶通常在蛋白質合成過程中介導多肽分子正確裝配。GroEL具有的雙層籠狀結構，能夠為底物多肽分子提供一個疏水環境，並在多肽分子完成摺疊後由ATP激發改變構象。蛋白構象的變化導致其內部由疏水微環境變成親水性環境，進而主動釋放底物，完成一個循環。

該研究基於天然蛋白質結構和功能特點，利用GroEL裝載疏水藥物多柔比星，通過響應腫瘤微環境中的高濃度ATP，實現腫瘤特異性的觸發釋放藥物，殺傷腫瘤細胞。同時，納米機器實現了藥物的時空間精準可控釋放。「一般情況下正常打針，相當於身體的細胞浸泡到含有藥物的血液裡。我們現在把藥物放到納米機器裡，只有達到腫瘤部位才會釋放。一方面降低了藥物濃度，另一方面也會減少劑量。」聶廣軍說。

此外，該研究還意外發現GroEL能夠與異常高表達於腫瘤細胞膜表面的網蛋白（plectin）分子特異性結合，賦予GroEL一定程度的腫瘤靶向性。研究表明，GroEL可攜帶疏水藥物「多柔比星」富集於小鼠皮下胰腺癌組織中，可以充分釋放藥物並有效抑制腫瘤的生長。（高雅麗）

《中國科學報》 (2018-03-12 第5版 創新周刊)

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