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今天为大家推荐一篇发表在Biomacromolecules上的工作,A6 Peptide-Tagged Core-Disulfide-Cross-Linked Micelles for Targeted Delivery of Proteasome Inhibitor Carfilzomib to Multiple Myeloma In Vivo。本文的通讯作者是来自苏州大学的程茹教授和钟志远教授。
多发性骨髓瘤(Multiple Myeloma, MM)是第二常见的血液系统恶性肿瘤,通常难以治愈并且极易复发。目前对于MM的治疗主要采用蛋白酶抑制剂方法,其中,2012年被FDA批准上市的卡非佐米(Carfilzomib,CFZ)作为第二代蛋白酶抑制剂药物,能够有效抑制20S蛋白酶体的糜蛋白酶,阻止癌细胞生长,进而促进癌细胞凋亡、延迟肿瘤生长,并能够延长患者的生存时间。但是卡非佐米的施药也会导致一些毒副作用,如乏力、贫血、心脏毒性以及血小板减少等等,这使得CFZ在临床应用上受到一定的限制。采用纳米药物递送体系是缓解副作用、增强疗效的有效方法,尤其是根据肿瘤细胞的特性,进行针对性的药物设计,可以将靶向性、刺激响应性等多种强化元素进行有机结合。程茹教授及钟志远教授就是利用对CD44具有特异识别效果的短肽A6以及具有刺激响应机制的富含硫的纳米递送体系,有效提高了小鼠体内CFZ对MM的治疗效果,为CFZ的临床化改良提供了崭新的思路。

图1. 靶向胶束药物设计策略
A6短肽是一种尿激酶衍生物,由8个氨基酸构成短肽序列(KPSSPPEE),它对CD44具有特异识别能力和较强的结合能力。[1]对于CD44过表达的癌细胞来说,A6短肽是一种有效的靶向基团。通过聚乙二醇马来酰亚胺引发二硫戊环三亚甲基碳酸酯(DTC)与ε-环己内酯(CL)的开环共聚,可以得到分子量约为7500 g/mol的共聚物。随后通过A6的巯基与马来酰亚胺反应,将A6与聚合物进行共价连接。纳米粒子是通过溶剂交换方法制备的,所得纳米粒子粒径比较均一,约为40 nm左右,在PBS溶液及10 %胎牛血清中都具有良好的稳定性。该纳米粒子对GSH具有响应性,在10 mM的GSH条件下,24小时内能将包载药物的85 %进行释放,而在不含GSH的条件下,最终的释放效率仅为20 %。

图2. 纳米药物粒径及还原刺激释放效果表征
LP-1的细胞凋亡实验证实了A6对CFZ杀伤癌细胞能力的有效增强。如图所示,卡非佐米-环糊精包合药物引发了56.9 %的细胞凋亡,而不含A6短肽的纳米粒子CFZ-PM类似地诱导60.2 %的细胞发生凋亡。当把A6短肽以10 %、20 %、30 %的不同接枝密度修饰到纳米粒子上时,细胞凋亡比例明显逐渐升高。之前的报道显示,LP-1是一种CD44过表达的细胞。而A6短肽由于能与CD44因子有效结合,大大提升了CFZ的细胞摄入效率和杀伤效果。

图3. 细胞凋亡实验结果
接下来的动物实验结果,进一步证实了A6短肽对于纳米药物的肿瘤区域富集和抑制肿瘤效果的改善。与没有修饰A6短肽的纳米粒子相比,修饰A6后的纳米粒子呈现了明显的肿瘤区域富集,肿瘤部位的荧光信号远高于对照组。肿瘤抑制曲线也表明A6标记的CFZ纳米药物具有更好的疗效,能有效延长小鼠的生存时间。


图4. 药物的肿瘤富集效果及肿瘤抑制效果
以上论述证明,利用富含二硫键的PEG-P(DTC-co-CL)聚合物,可以对抗癌药物CFZ进行有效包载形成刺激响应释放的纳米粒子PFZ-PMs,并可进一步通过靶向多肽A6的修饰来提高药物的摄取效率和对癌细胞的杀伤效果。该纳米药物的成功研制为临床中对CFZ药物进行改良提供了崭新的设计思路。
作者:WYY 审校:WH
DOI: 10.1021/acs.biomac.9b01790
Link: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.9b01790

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