進展 | 生物合成聚蘋果酸可作為癌症醫學的納米載體

2020-12-05 BioArtReports


β-聚-L-蘋果酸 (PMLA) 是多種微生物都可產生的一種具有極佳水溶性的天然聚酯。PMLA可天然獲得，鑑於其極其優良的生物可持續性、生物利用度、生物相容性和生物降解性，其可被用作多種分子的理想載體，包括核苷酸、蛋白質、化療藥物和顯像劑等。目前，PMLA已被成功應用於針對癌症治療的藥物遞送和生物成像等方面的醫學研究。


近日，中國醫科大學梁國新教授課題組與江蘇大學醫學院陶志敏、許文榮教授的課題組合作在Trends Biochem Sci期刊上發表文章Biosynthetic Polymalic Acid as a Delivery Nanoplatform for Translational Cancer Medicine，首次系統性地闡述了PMLA作為一種納米級天然聚合物遞送載體的生物學特性、理化特性、獨特合成機制以及最新的醫學轉化研究成果，尤其是PMLA在提高腫瘤的診斷和治療效果方面的最新轉化應用。生物製造的PMLA有望作為抗腫瘤藥物的理想載體應用於腫瘤治療中，具有廣泛的應用前景。本文關於PMLA的系統性闡述為腫瘤的精準靶向治療提供了全新思路，具有重要的參考價值。



PMLA作為腫瘤診治的納米平臺被廣泛研究，通過逐步的化學合成，PMLA能夠被連接物分子直接偶聯或進一步修飾，從而與多種生物配體連接，發揮不同的生理作用。近期已經有研究人員開展了以其作為藥物載體的臨床前研究。一項動物研究結果顯示，這些以PMLA為基礎的納米共軛物能有效地通過血液-大腦和血液-腫瘤屏障，從而使癌性病變可視化並釋放藥物來抑制腫瘤新生血管生成，使其有望作為一種新型給藥途徑應用於神經系統腫瘤的治療中。還有研究將PMLA與不同的抗體類藥物、穿透肽和螢光或磁性造影劑相結合，製備出了不同的生物聚合物，並且在特定的腫瘤（如乳腺腫瘤和神經系統腫瘤）中顯示出更好的靶向性和蓄積性。



生物製造的PMLA本身能夠作為分子轉運體與DNA複製相關的核蛋白結合併進行分子傳遞，在維持蛋白質動態平衡和協助DNA合成方面發揮了重要作用。PMLA在保持水溶性的同時，至今未發現明確的生物毒性和免疫原性。該分子中富有羧基基團，化學性質活躍，具有很高的結合疏水分子的能力，使其可與多種生物系統兼容。多項最新研究成果表明：PMLA具有載體類物質所需具備的大部分特點，不僅有低毒性、可持續生產等優勢，更具有強大的生物利用度、生物相容性和生物降解性，甚至可以通過血腦屏障，因此使其相比於許多其他藥物遞送系統，在解決錯綜複雜的癌症問題時，具有巨大的優勢，突出了它在臨床轉化方面的巨大潛力。


PMLA作為癌症診斷和治療的納米平臺，具有廣闊應用前景。然而，由於其低產量，高成本以及難以確定或難以控制所生產的生物聚合物的長度，目前微生物生產PMLA仍然是一個挑戰。未來的研究方向是如何能利用基因編輯技術，使外源基因序列更為有效地導入到細胞中，或通過使用預先選擇高產菌株的新型基因編輯工具，以受控方式生產PMLA，從而預先確定其分子量以及增加其產量。


原文連結：

https://www.cell.com/trends/biochemical-sciences/fulltext/S0968-0004(20)30244-9

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