还原敏感可逆交联生物可降解聚合物囊泡用于蛋白质药物的肿瘤靶向释放

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51473111
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    88.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0308.生物医用有机高分子材料
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

In this project, we set to design reduction-sensitive reversibly crosslinked biodegradable chimaeric polymersomes for highly efficient loading and delivery of therapeutic proteins for tumor-targeted protein delivery. The tumor-targeting chimaeric biodegradable polymersomes are made of two asymmetric triblock copolymers: poly(ethylene glycol)-disulfide containing polyester-poly(acrylic acid) (PEG-SSPE-PAA) and ligand-decorated PEG-SSPE-PAA (ligand-PEG-SSPE-PAA). Herewith, the PEG as outer shell has nonfouling property and supports long circulation. The tumor specific targeting moieties cRGD or AS-1411 on the polymersome surfaces can afford highly efficient tumor cell uptake of polymersomal drugs. The inner shell PAA designed to be shorter than PEG facilitates efficient encapsulation of therapeutic proteins via electrostatic interaction or hydrogen bonding. The hydrophobic polymersomal membrane cores not only present as physical barrier protecting proteins from degradation during circulation, but also are able to prevent the dissociation of the polymersomes by reversibly crosslinking via the pendent disulfide bonds. Once the protein loaded polymersomes are introduced into the body, they will circulate until reaching the target cancer cells. Through the receptor-ligand interaction mediated endocytosis the polymersomal drugs can be efficiently internalized by these tumor cells. Inside cytosol, the polymersomes will be de-crosslinked due to the GSH triggered disulfide cleavage. The subsequent swelling of the polymersomes, owing to the generation of two thiol groups and the low Tg of the polymers, results in fast protein release intracellularly. The fast release might inhibit the multidrug resistance leading to highly efficient cancer therapy. Therefore, these reduction sensitive reversibly crosslinked biodegradable chimaeric polymersomes are highly promising for efficient tumor-targeted protein delivery. In addition, hydrophobic anticancer drugs (e.g. paclitaxel and doxorubicin) can be co-loaded into the membrane of the polymersomes, potentially useful for combination cancer therapy.
本项目将研制主动靶向肿瘤、还原敏感可逆交联、具有不对称膜结构的生物可降解聚合物囊泡用于蛋白质药物的高效肿瘤靶向释放。该囊泡由聚乙二醇-含双硫五元环功能化生物可降解聚合物-聚丙烯酸嵌段聚合物(PEG-SSPE-PAA)和靶向分子修饰的PEG-SSPE-PAA(Ligand-PEG-SSPE-PAA)自组装后交联得到。囊泡外表面PEG保证长循环;偶联的靶向分子cRGD或AS-1411可促进囊泡的高效、特异性的肿瘤细胞内吞;囊泡内PAA(比PEG短)可实现蛋白质的高效包裹;壁膜上的双硫五元环功能基团在DTT催化下形成线性聚双硫得到还原敏感可逆交联稳定的囊泡;被肿瘤细胞内吞后,囊泡在细胞内还原环境下自动解交联,药物快速释放,产生高抗癌活性,可望实现对黑色素瘤、乳腺癌、前列腺癌等恶性肿瘤的安全高效靶向治疗。此外,该囊泡可同时高效运载蛋白质和疏水抗癌药,有望实现肿瘤尤其是具耐药性肿瘤的协同靶向治疗。

结项摘要

蛋白质等亲水药物的临床应用由于循环时间短、生物利用度低而受到限制。用纳米载体装载时存在装载效率低、循环不稳定易发生药物早释、进靶细胞药物浓度低易于导致耐药性、药效差、毒副作用大和/或不可降解等问题。为解决纳米载体在体内的不稳定和最终的生物降解性问题,我们设计了具有自主知识产权的含双硫五元环的1,2-二硫戊环三亚甲基碳酸酯(DTC)、通过开环聚合ROP制备了DTC的均聚以及和其他环酯和环碳酸酯的共聚物,以此制备了一系列完全生物可降解、生物相容性优异、还原敏感可逆交联、循环稳定却在肿瘤细胞内可应激释放药物的聚合物胶束和囊泡纳米药物系统,我们设计了多种表面偶联肿瘤特异性靶向分子的囊泡纳米药物用于亲水药如蛋白质、siRNA和水溶性小分子抗癌药的高效装载和肿瘤靶向治疗。我们主要研究了基于DTC技术的单体制备和聚合物研究及初步探索基于DTC的纳米药物、聚合物囊泡装载阿霉素、具有不对称膜结构的聚合物囊泡装载蛋白质药物、聚合物囊泡装载siRNA和其他水溶性药物、CT增强的聚合物囊泡装载水溶性药物用于肿瘤的诊疗等,在小鼠人皮下和原位肺癌、人原位脑胶质瘤、人原位肝癌、人黑色素瘤、人卵巢癌、及多发性骨髓瘤等的靶向治疗作用,为纳米药物的临床推进和转化奠定了基础。已顺利完成并超过了预定的研究目标:本项目支持下已发表论文26篇,多篇改稿中;申请中国专利21项、国际专利5项;中国授权专利11项,国际授权专利3项。其中有8项专利转让。培养硕士研究生5人,博士研究生3人,博士后出站1人。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(14)
ATN-161 Peptide Functionalized Reversibly Cross-Linked Polymersomes Mediate Targeted Doxorubicin Delivery into Melanoma-Bearing C57BL/6 Mice
ATN-161 肽功能化可逆交联聚合物体介导靶向阿霉素递送至携带黑色素瘤的 C57BL/6 小鼠中
  • DOI:
    10.1021/acs.molpharmaceut.6b00800
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Molecular Pharmaceutics
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Zhang Ning;Xia Yifeng;Zou Yan;Yang Weijing;Zhang Jian;Zhong Zhiyuan;Meng Fenghua
  • 通讯作者:
    Meng Fenghua
Targeted glioma chemotherapy by cyclic RGD peptide-functionalized reversibly core-crosslinked multifunctional poly(ethylene glycol)-b-poly (ε-caprolactone) micelles
环状RGD肽功能化可逆核心交联多功能聚(乙二醇)-b-聚(ε-己内酯)胶束的靶向神经胶质瘤化疗
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2017.01.007
  • 发表时间:
    2017-03-01
  • 期刊:
    ACTA BIOMATERIALIA
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Fang, Ya;Jiang, Yu;Zhong, Zhiyuan
  • 通讯作者:
    Zhong, Zhiyuan
Virus-Mimicking Chimaeric Polymersomes Boost Targeted Cancer siRNA Therapy In Vivo
模拟病毒嵌合聚合物体促进体内靶向癌症 siRNA 治疗
  • DOI:
    10.1002/adma.201703285
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Zou Yan;Zheng Meng;Yang Weijing;Meng Fenghua;Miyata Kanjiro;Kim Hyun Jin;Kataoka Kazunori;Zhong Zhiyuan
  • 通讯作者:
    Zhong Zhiyuan
Lung cancer specific and reduction-responsive chimaeric polymersomes for highly efficient loading of pemetrexed and targeted suppression of lung tumor in vivo
肺癌特异性和还原反应性嵌合聚合物囊泡可高效负载培美曲塞并靶向抑制体内肺肿瘤
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2018.01.015
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Acta Biomaterialia
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Yang Weijing;Yang Liang;Xia Yifeng;Cheng Liang;Zhang Jian;Meng Fenghua;Yuan Ji;ong;Zhong Zhiyuan
  • 通讯作者:
    Zhong Zhiyuan
Granzyme B-loaded, cell-selective penetrating and reduction-responsive polymersomes effectively inhibit progression of orthotopic human lung tumor in vivo
颗粒酶 B 负载、细胞选择性穿透和还原响应聚合物囊泡可有效抑制体内原位人肺肿瘤的进展
  • DOI:
    10.1016/j.jconrel.2018.10.013
  • 发表时间:
    2018-11-28
  • 期刊:
    JOURNAL OF CONTROLLED RELEASE
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Yang, Weijing;Wei, Yaohua;Meng, Fenghua
  • 通讯作者:
    Meng, Fenghua

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其他文献

多功能生物可降解聚合物纳米药物载体:设计合成及在肿瘤靶向治疗上的应用
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓超;孟凤华;程茹;钟志远
  • 通讯作者:
    钟志远
生物还原敏感可降解聚合物纳米载体的构建与应用
  • DOI:
    10.14028/j.cnki.1003-3726.2015.10.006
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    高分子通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓超;孟凤华;程茹;张建;钟志远
  • 通讯作者:
    钟志远
具生物活性的快速光交联生物可降解水凝胶的设计合成
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    陈维;孟凤华;程茹;钟志远
  • 通讯作者:
    钟志远

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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