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  腫瘤相關酶敏感前藥（TAEAP）是一類能在腫瘤內被特異性激活的藥物。TAEAP被腫瘤組織中過度表達的酶特異性酶解，釋放活性藥物，發揮殺傷腫瘤的作用。TAEAP策略能夠提高抗腫瘤藥物的腫瘤選擇性，降低其毒副作用。但是，在很多時候，腫瘤組織內可激活TAEAP的酶的表達水平與正常組織相比差異性不夠明顯，使得TAEAP的腫瘤靶向性不夠高，進而限制了TAEAP的腫瘤選擇性和藥效。

  針對腫瘤組織和正常組織內可激活TAEAP的酶的量差異性不夠明顯的問題，陳學思、湯朝暉研究員團隊利用高分子血管阻斷劑（CA4-NPs）選擇性地放大腫瘤組織MMP9的表達，提高MMP9敏感阿霉素前藥納米藥物在腫瘤組織的靶向釋放。因高分子血管阻斷劑能夠選擇性破壞腫瘤血管，而對正常組織無明顯影響，所以可以選擇性地誘導腫瘤組織MMP9表達水平升高，進而促進MMP9敏感阿霉素前藥納米藥物在腫瘤組織中的靶向釋放。

圖1.高分子血管阻斷劑選擇性放大腫瘤組織MMP9的表達，提高MMP9敏感阿霉素前藥納米藥物在腫瘤組織中的靶向釋放。

  該團隊通過將阿霉素氨基與MMP9敏感多肽Fmoc-GPLGL上亮氨酸羧基鍵合，制備MMP9敏感阿霉素前藥MMP9-DOX。通過聚乙二醇單甲醚嵌段谷氨酸苯丙氨酸共聚物將MMP9-DOX進行擔載，制備MMP9敏感阿霉素前藥納米藥物MMP9-DOX-NPs。研究團隊對MMP9-DOX和MMP9-DOX-NPs的MMP9酶敏感性進行了驗證。在體外存在MMP9酶的條件下，經高效液相色譜驗證MMP9-DOX被酶解為Leu-DOX和Fmoc-GPLG兩個片段，表明MMP9的酶切位點在谷氨酸殘基和亮氨酸殘基之間。MMP9-DOX在存在MMP9酶的條件下被酶解的量高于無MMP9酶的條件下被酶解的量。同時，在細胞水平上觀察到，MMP9-DOX、MMP9-DOX-NPs在MMP9表達水平較高的4T1細胞系上被酶解的量高于在MMP9表達水平較低的3T3細胞系上的量。因細胞內含有氨肽酶，被MMP9酶解產生的Leu-DOX被氨肽酶進一步酶解，釋放DOX，發揮殺傷腫瘤細胞的作用。

圖2.（A）MMP9-DOX的合成路線，MMP9-DOX被MMP9酶解產生的Leu-DOX片段（B）和Fmoc-GPLG片段（C），（D）MMP9-DOX體外酶解釋放曲線，MMP9-DOX與MMP9-DOX-NPs在4T1細胞系（E）和3T1細胞系上的酶解釋放分析（F）。

  進一步，對CA4-NPs引起腫瘤組織MMP9表達特異性升高進行驗證。通過對4T1腫瘤模型給與不同藥物治療48 h后，分析腫瘤組織MMP9的表達。觀察到，給與CA4-NPs后，腫瘤組織MMP9表達顯著升高，而正常組織MMP9表達無顯著變化。通過分析得出，CA4-NPs治療破壞腫瘤組織血管，引起腫瘤組織乏氧是導致腫瘤組織MMP9表達水平升高的重要因素。因此分別研究在常氧和乏氧條件下4T1細胞MMP9的表達水平，觀察到4T1細胞在乏氧條件下MMP9表達顯著升高。這一結果驗證了乏氧條件是影響腫瘤組織MMP9表達的重要因素。

圖3.（A）免疫熒光染色法分析腫瘤組織MMP9的表達。（B）免疫熒光染色定量分析腫瘤組織MMP9的表達。（C）Western blot法分析腫瘤組織MMP9的表達。（D）Western blot法定量分析腫瘤組織MMP9的表達。（E）免疫熒光染色定量分析正常組織MMP9的表達。（F）Western blot法分析不同培養條件下4T1細胞MMP9的表達。（G）Western blot法定量分析不同培養條件下4T1細胞MMP9的表達。

  基于以上的研究，設計在動物水平考察CA4-NPs與MMP9-DOX-NPs聯合治療策略對MMP9-DOX-NPs腫瘤靶向釋放的影響，及對腫瘤的治療效果。結果表明，在4T1原位腫瘤模型上，CA4-NPs與MMP9-DOX-NPs聯用組腫瘤組織內DOX的釋放量是MMP9-DOX-NPs對比組的3.7倍。同時在正常組織中，兩組DOX的釋放量無顯著性差異。說明CA4-NPs能夠有效的促進MMP9-DOX-NPs在腫瘤組織的靶向釋放。在4T1原位腫瘤模型和C26皮下模型中，CA4-NPs與MMP9-DOX-NPs聯用組表現出較好的腫瘤抑制作用，說明該治療策略可以有效提高腫瘤組織相關酶敏感前藥的腫瘤治療效果。

圖4.（A）腫瘤組織中游離DOX的量，（B）正常組織中游離DOX的量，4T1原位腫瘤模型的抑瘤曲線（C）腫瘤抑制率（D），小鼠體重變化曲線（E），（F）C26皮下腫瘤模型的抑瘤曲線。

  以上相關成果發表在Advanced Materials (Adv.Mater. 2019,1904278)上。論文的第一作者為中國科學院長春應用化學研究所在讀博士生姜健，共同第一作者為中國科學院長春應用化學研究所助理研究員沈娜，通訊作者為湯朝暉研究員，共同通訊作者為美國加州大學洛杉磯分校顧臻教授與陳學思研究員。

  論文連接：https://doi.org/10.1002/adma.201904278