溶瘤療法通過裂解細(xì)胞膜并釋放胞內(nèi)內(nèi)容物(包括抗原、損傷相關(guān)模式分子等)殺傷腫瘤細(xì)胞,具有克服耐藥及增強(qiáng)抗腫瘤免疫治療的潛力。目前開發(fā)的溶瘤材料主要包括溶瘤多肽和溶瘤高分子等,他們通常具有正電兩親性結(jié)構(gòu),包含陽離子和疏水基團(tuán)。溶瘤材料通過強(qiáng)靜電作用與負(fù)電性癌細(xì)胞膜結(jié)合,進(jìn)而通過疏水作用將疏水片段插入磷脂雙分子層,誘導(dǎo)類似洗滌劑的膜裂解作用。這種機(jī)制有效地繞過了靶細(xì)胞復(fù)雜的細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo),可以克服耐藥和代謝異質(zhì)性等問題。盡管這些溶瘤材料的正電兩親性結(jié)構(gòu)對于破壞癌細(xì)胞膜至關(guān)重要,但其也會對健康組織細(xì)胞產(chǎn)生強(qiáng)大的破膜活性,目前溶瘤材料局限于瘤內(nèi)給藥。鑒于腫瘤組織細(xì)胞是正常組織細(xì)胞癌化形成的,其細(xì)胞膜成分差異較小,且腫瘤組織(pH ~7.0-6.5)和正常組織(pH 7.4)之間微環(huán)境差異也較小,如何在腫瘤組織/細(xì)胞與正常組織/細(xì)胞之間微小差異下,實現(xiàn)高選擇性溶瘤治療是一個挑戰(zhàn)。
團(tuán)隊前期開發(fā)了一類pH超敏溶瘤高分子,其可在正常組織和腫瘤組織微小pH變化下實現(xiàn)膜裂解活性的可控開關(guān),高選擇性在腫瘤酸度下裂解腫瘤組織細(xì)胞膜(Nature Nanotechnology, 2022, 17(5):541-551)。這類高分子包含親水聚乙二醇(mPEG)嵌段及pH響應(yīng)性膜裂解功能區(qū)(membranolytic block, MB),其中MB由側(cè)基含可質(zhì)子化三級胺及疏水基團(tuán)單體通過無規(guī)共聚形成。在正常生理環(huán)境下,三級胺的質(zhì)子化率很低,高分子自組裝成電中性的納米顆粒,惰性的MB鏈段被緊密的包裹在內(nèi)核,被PEG殼屏蔽,顯示低毒性。而當(dāng)pH降到閾值附近,pH的微小差異會引起材料質(zhì)子化率的突變,MB轉(zhuǎn)變成活性的正電兩親性結(jié)構(gòu),同時材料轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚?/span>MB鏈段暴露的狀態(tài),顯示高膜裂解活性。這類高分子可電離叔胺和疏水性基團(tuán)的種類、比例和分布顯著影響其表觀pKa、過渡pH(pHt)以及pH依賴的細(xì)胞毒性和選擇性。疏水基團(tuán)的比例只要改變10%,就能引起pKa中0.3-0.4個pH單位的位移,并顯著影響這些材料的細(xì)胞毒性和選擇性。這使其在臨床轉(zhuǎn)化中保證批次間結(jié)構(gòu)和功能的精確控制方面面臨巨大挑戰(zhàn)。
圖4:P(P-AC7)66抑制腫瘤生長,誘導(dǎo)有效的抗腫瘤反應(yīng)。(a) Panc02腫瘤的治療方案(每組n = 7)。C57BL/6小鼠于第0天接種Panc02細(xì)胞。從第11天至第19天,每隔一天用0.9%氯化鈉溶液或P(P-AC7)66(40 mg kg -1)處理荷瘤小鼠。(b) Panc02腫瘤生長抑制研究。治療后切除的Panc02腫瘤的重量(c)和圖像(d)。(e) 0.9%氯化鈉溶液或P(P-AC7)66(40 mg kg -1)給藥三次后采集的腫瘤組織的蘇木精-伊紅(H&E)染色;圖像比例尺為100 μm,放大圖像比例尺為25 μm。 (f) MC38腫瘤的治療方案(每組n = 6)。于第0天接種MC38細(xì)胞給C57BL/6小鼠。荷瘤小鼠于第4 ~ 8天每隔一天用0.9%氯化鈉溶液或P(P-AC7)66(40 mg kg -1)處理。(g) MC38腫瘤生長抑制研究。治療后切除MC38腫瘤的重量(h)和圖像(i)。(j) EO771腫瘤治療方案(每組n = 7)。于第0天接種EO771細(xì)胞給C57BL/6小鼠。從第5天至第53天,每隔一天用0.9%氯化鈉溶液或P(P-AC7)66(40 mg kg -1)治療荷瘤小鼠。(k) EO771腫瘤生長抑制研究。治療后切除的EO771腫瘤的重量(l)和圖像(m)。
論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c14199
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