生物物理所發表鐵蛋白藥物載體藥物裝載方法的最新研究成果

2020-12-04 中國生物技術網

近日，中國科學院院士、中科院生物物理研究所/中科院納米酶工程實驗室研究員閻錫蘊團隊在Nano Today上，在線發表關於鐵蛋白藥物載體（Ferritin Drug Carrier）藥物裝載方法的最新研究成果，該研究揭示鐵蛋白藥物載體表面存在藥物通道，為鐵蛋白藥物臨床轉化奠定了理論基礎。

鐵蛋白是天然存在於人體細胞中的儲鐵蛋白，在人體內的鐵平衡和細胞抗氧化中具有關鍵作用。鐵蛋白具有獨特的殼核結構，外殼直徑12nm，由24 個蛋白亞基自組裝形成；內腔直徑8nm，可以裝載治療藥物。在前期工作中，研究發現人重鏈鐵蛋白識別腫瘤標誌分子轉鐵蛋白受體（TfR1）（Nature Nanotechnology, 2012），進而賦予鐵蛋白新型藥物載體功能（PNAS, 2014），並提出鐵蛋白藥物載體（Ferritin drug carrier, FDC）新概念（Journal of Controlled Release, 2019）。FDC類似於抗體偶聯藥物（ADC），通過其對受體的特異識別功能將負載的小分子藥物靶向運輸到腫瘤組織；與ADC相比，具有藥物裝載能力、熱穩定性和易生產性等屬性上的優勢。然而，有關FDC的載藥機理尚不明確。

閻錫蘊團隊通過鐵蛋白晶體結構分析，開展突變體設計與載藥的相關性研究，發現藥物進入鐵蛋白內腔是通過特定的通道。該通道由第89-92位及其附近的胺基酸殘基組成的，位於鐵蛋白表面二重對稱軸處的柔性區域。該藥物裝載通道的「開關」受溫度調控（如圖）。環境溫度的提升有助於89-92位胺基酸殘基擺動到遠離二重軸的位置，通道「打開」，藥物從此處進入鐵蛋白內腔。研究基於這一發現，通過溫度調節將阿黴素藥物裝載到鐵蛋白內腔。動物實驗結果表明該鐵蛋白藥物的穩定性高、安全性好、抗腫瘤效果優異。該藥物通道對於小分子藥物具有普適性，利用該通道也可以裝載順鉑、奧沙利鉑、表阿黴素等其他小分子藥物，具有發展成為新藥技術平臺的潛質。

閻錫蘊和研究員範克龍為論文的共同通訊作者，鄭州大學基礎醫學院博士江冰和生物物理所博士陳雪暉為論文的共同第一作者。研究工作得到國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項等的資助。上海同步輻射光源（SSRF）為該研究提供技術支持。

鐵蛋白藥物裝載通道的「開-關」受溫度調控

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