具靶向识别与肿瘤酸性微环境特异穿膜功能的新型药物-siRNA共传输体系的构建与评价
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:31500771
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:C1002.生物材料与生物效应
- 结题年份:2018
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:李宗伟; 杜军; 李彬春; 郭敏; 史江颖; 王颖颖;
- 关键词:
项目摘要
The overexpressed tumor cell surface GRP78 protein is one of the factors leading to cell migration, and the acidic microenvironment can further upregulate GRP78 expression. According to the above-mentioned characteristics of malignant tumors, a novel drug-siRNA co-delivery system was designed and fabricated in this project. It can selectively recognize GRP78 and has the ability of cell membrane-penetration in acidic tumor microenvironment which is mediated by pH low insertion peptide (pHLIP). First of all, the anticancer agent doxorubicin (DOX) and siRNA against pyruvate kinase M2 (PKM2) were simultaneously incorporated into nanocarriers self-assembled from pHLIP-PEI-PLA copolymer which is composed of pHLIP, branched polyethylenimine (PEI) and polylactide (PLA). Secondly, drug-siRNA-incorporated nanocarrier associated tightly with heterobifunctional polyethylene glycol (with heparin and GRP78 binding peptide conjugated at its two ends, Hep-PEG-GBP) through an electrostatic interaction between the cationic PEI and anionic heparin, obtaining the GBP-PEG-Hep/pHLIP-PEI-PLA@DOX+siRNA complex. This co-delivery system could accumulate in tumor tissue through enhanced permeability and retention (EPR) effect, specifically bind with tumor cell surface GRP78, enter cytoplasm via forming transmembrane α-helix in acidic microenvironment followed by releasing DOX and siRNA, and exert synergistic antitumor efficacy. Results of this project will provide a new strategy for effective and targeted therapy of malignant tumors, and lay the foundation for clinical application.
肿瘤细胞表面高表达的GRP78蛋白是造成细胞迁移的因素之一,而酸性微环境能增加GRP78表达。本项目依据恶性肿瘤上述特性设计并构建一种以GRP78为靶点、酸性微环境下可特异穿膜的低pH插入肽(pHLIP)介导的新型药物-siRNA共传输体系:首先以pHLIP与支化聚乙烯亚胺、聚乳酸的共聚物pHLIP-PEI-PLA为载体,同时负载抗癌药物阿霉素(DOX)与针对丙酮酸激酶PKM2的siRNA;其次通过静电相互作用与两端分别连接肝素和GRP78结合肽的PEG(Hep-PEG-GBP)相结合,构建复合物GBP-PEG-Hep/pHLIP-PEI-PLA@DOX+siRNA。该体系可通过EPR效应在肿瘤组织富集并特异结合肿瘤细胞表面GRP78,在酸性微环境下形成跨膜α螺旋直接进入细胞质,释放DOX和siRNA,发挥协同抗肿瘤功效。研究结果将为恶性肿瘤高效靶向治疗提供新策略,并为临床应用奠定基础。
结项摘要
传统化疗主要依赖小分子化合物,治疗效率低且伴有严重的毒副作用。新靶点的发现可为癌症治疗带来新希望,肿瘤细胞中高表达GRP78和PKM2,使得它们成为癌症治疗的新靶点。Warburg效应引起的肿瘤酸性微环境是恶性肿瘤的重要特征之一,已成为肿瘤诊断与治疗的一个新靶标。在酸性条件下,低pH 插入肽(pH low insertion peptide, pHLIP)可通过形成跨膜α螺旋将不能穿过细胞膜的物质递送至肿瘤细胞内。目前,本项目已取得的主要成果和关键数据包括以下四个方面。首先,我们以PEG为连接臂,在其两端分别连接抗肿瘤药物阿霉素和双功能多肽(由GRP78结合序列和核定位信号序列组成),合成了一种新型阿霉素原药,它可以通过识别肿瘤细胞表面过表达的GRP78受体内化进入肿瘤细胞,进而在核定位信号序列引导下进入细胞核发挥抗肿瘤活性。其次,我们首次设计并通过基因工程手段生物合成了一种Beclin 1功能蛋白Trx-pHLIP-Beclin 1(TpB),它由三部分组成:硫氧还蛋白标签(Trx)、低pH插入肽(pHLIP)和由20个氨基酸组成的Beclin 1保守序列。TpB在弱酸性环境下可通过形成跨膜α螺旋将其碳端的Beclin 1保守序列递送至肿瘤细胞内,启动自噬过程,诱发自噬性细胞死亡进而抑制肿瘤生长。再次,我们通过合成单宁酸(TA)功能化的Fe3O4纳米粒子,与细胞裂解液培养,发现PKM2是TA发挥作用的直接靶点。TA通过抑制PKM2的丙酮酸激酶活性而非其表达或蛋白激酶活性来抑制结肠癌细胞增殖。并且我们发现TA通过选择性结合至PKM2的赖氨酸433(K433)位点来诱导其四聚体解聚,进而抑制PKM2的代谢活性。最后,我们在大肠杆菌中高产率可溶表达了I型核糖体失活蛋白(RIPs)重组植物毒素Gelonin(rGel)。通过圆二色谱仪(CD)检测了rGel二级结构组成和热稳定性,发现其主要由β折叠和无规卷曲是其主要二级结构,它在60 °C以下具有很好的热稳定性。rGel可通过抑制细胞内蛋白质合成来发挥抗肿瘤活性。以上研究结果为以GRP78和PKM2为靶点以及基于肿瘤酸性微环境的新型药物递送系统的设计提供了新思路。
项目成果
期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
Migration Suppression of Small Cell Lung Cancer by Polysaccharides from Nostoc commune Vaucher
发菜多糖对小细胞肺癌迁移的抑制作用
- DOI:10.1021/acs.jafc.6b01906
- 发表时间:2016-08-17
- 期刊:JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY
- 影响因子:6.1
- 作者:Guo, Min;Ding, Guo-Bin;Li, Zhuoyu
- 通讯作者:Li, Zhuoyu
Tannic acid directly targets pyruvate kinase isoenzyme M2 to attenuate colon cancer cell proliferation
单宁酸直接靶向丙酮酸激酶同工酶 M2 以减弱结肠癌细胞增殖
- DOI:10.1039/c8fo01161c
- 发表时间:2018
- 期刊:Food & Function
- 影响因子:6.1
- 作者:Peng Yang;Guo-Bin Ding;Wen Liu;Rong Fu;Sajid Amin;Zhuoyu Li
- 通讯作者:Zhuoyu Li
High-yield expression in Escherichia coli, biophysical characterization, and biological evaluation of plant toxin gelonin
植物毒素gelonin在大肠杆菌中的高产表达、生物物理表征及生物学评价
- DOI:10.1007/s13205-018-1559-6
- 发表时间:2019-01-01
- 期刊:3 BIOTECH
- 影响因子:2.8
- 作者:Ding, Guo-Bin;Wu, Gengfeng;Li, Zhuoyu
- 通讯作者:Li, Zhuoyu
A Novel Doxorubicin Prodrug with GRP78 Recognition and Nucleus Targeting Ability for Safe and Effective Cancer Therapy
具有 GRP78 识别能力和细胞核靶向能力的新型阿霉素前药,可实现安全有效的癌症治疗
- DOI:10.1021/acs.molpharmaceut.7b00830
- 发表时间:2018-01-01
- 期刊:MOLECULAR PHARMACEUTICS
- 影响因子:4.9
- 作者:Ding, Guo-Bin;Sun, Junqing;Li, Zhuoyu
- 通讯作者:Li, Zhuoyu
Robust Anticancer Efficacy of a Biologically Synthesized Tumor Acidity-Responsive and Autophagy-Inducing Functional Beclin 1
生物合成肿瘤酸度响应和自噬诱导功能 Beclin 1 的强大抗癌功效
- DOI:10.1021/acsami.7b17454
- 发表时间:2018-02-14
- 期刊:ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
- 影响因子:9.5
- 作者:Ding, Guo-Bin;Sun, Junqing;Nie, Guangjun
- 通讯作者:Nie, Guangjun
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其他文献
10-羟基喜树碱的光谱性质、抗肿瘤活性及应用于细胞标记研究
- DOI:10.7503/cjcu20140575
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- 影响因子:--
- 作者:丁国斌;李彬春;郭轶;徐力
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多形拟杆菌α-L-鼠李糖苷酶序列分析与酶学性质
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- 发表时间:2017-04
- 期刊:中国生物化学与分子生物学报
- 影响因子:--
- 作者:李彬春;吉亚茹;李艳琴;丁国斌
- 通讯作者:丁国斌
α-L-鼠李糖苷酶以催化活性包涵体形式异源表达及其酶学性质
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- 发表时间:--
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- 作者:李彬春;张甜;吉亚茹;李艳琴;丁国斌
- 通讯作者:丁国斌
大气细颗粒物暴露干扰心肌细胞存活和炎性反应的主要毒性组分研究
- DOI:10.13671/j.hjkxxb.2019.0326
- 发表时间:2020
- 期刊:环境科学学报
- 影响因子:--
- 作者:薛彬;丁国斌;苏瑞军;晋小婷;李卓玉
- 通讯作者:李卓玉
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