两性离子多肽构建的pH敏感仿蛋白质分子纳米靶向药物研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21674092
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0507.医用材料化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The targeted nano drug delivery draws great attention due to its good therapeutic results and promising potential applications. However, synthetic polymer based targeted nano drug vehicle is far away from nature protein molecules or other biomacromolecules in terms of biocompatibility, specificity and efficiency. Especially, synthetic polymer could not be digested through metabolization route, which could cause the accumulation of synthetic polymer in cells. Thus, we proposed a mimic way to prepare peptide-based nano drug vehicle (NDV) to solve this problem and also improve the targeting efficiency. The proposed NDV is formed by zwitterionic nonfouling glutamic acid and lysine (EK) polypeptides with hydrophobic oligo peptide brushes. Furthermore, strong acidic groups are introduced near hydrophobic core to promote the pH sensitive affinity switch to target the poly sialic acid (PSA) in tumor tissue. And glutamic acid-arginine (ER) dimers are inserted into EK polypeptides to obtain cleavability by cathepsin B, which is abundant in tumor tissue. Combining all these facts, the accumulation of NDVs could be increase and the internalization of NDVs could be promoted by the deprotection of EK polypeptides layer. Furthermore, the peptide-based hydrophobic core can be digested by other types of cathepsin in lysosomes to increase the release rate of loaded drug molecules. After all, it is expected that this biocompatible smart NDV could have both advantages of protein and synthetic molecules to efficiently inhibit cancer growth and lower toxicity to health tissues at low cost and high stability. This project will also help us understand how to achieve the advanced functions through mimicking protein molecules.
纳米靶向药物因其优良的治疗效果和广泛的应用前景而备受关注。然而,现有纳米靶向药物缺乏在健康组织中的正常代谢能力,易导致合成高分子聚合物在健康组织的细胞内积累,而且缺乏对标靶癌组织的快速识别和响应能力。因此,本课题以蛋白质分子仿生出发,提出了以多肽为基础的纳米药物传递方法。通过两性离子多肽和疏水性多肽片段的接枝和组装,使纳米药物具备蛋白质分子的特征结构,并利用表面两性离子多肽弱酸下的快速质子化达到在癌症组织中的滞留和富集,借助组织蛋白酶B降解两性离子多肽保护层,提高细胞内吞速度,并在溶酶体中降解加速小分子抗癌药物释放,以期得到高效安全的抑瘤效果。这将使仿蛋白质功能载体兼具蛋白质分子的高活性、高生物安全性等特点,合成分子的稳定、无病原体、易于大规模生产的优势,使之能够成为未来可用于临床的纳米靶向药物,这对癌症治疗和仿蛋白质分子设计与合成具有重要的学术价值和实际意义。

结项摘要

本项目针对现有纳米药物难以克服体内免疫网络屏障,缺乏肿瘤靶向能力的问题,在自然科学基金的支持下,顺利完成了基于仿生两性离子多肽的载阿霉素靶向纳米药物研究。主要研究内容包括了该纳米药物的制备、血液相容性、网状内皮系统吞噬逃避、组织内扩散、穿膜行为、胞内药物释放、靶向效果、抑瘤效果、耐受剂量等的系统研究。并获得以下关键结果: 以两性离子多肽为基础的靶向纳米药物在修饰的磺酸根基团调控下能够实现有效肿瘤靶向,在其靶向过程中,健康脏器中化疗药物浓度始终保持低水平,而肿瘤中药物浓度可达正常脏器中10倍以上。由此提高了药物的耐受性,提高到临床一线药物阿霉素脂质体的3倍临床剂量后,小鼠仍然更为健康。因此,该纳米药物获得了出色的抑瘤能力,能够在短时间里彻底在清除肿瘤。另一方面,本研究还发现了该纳米药物载体以GD2表面受体为主的靶向机制。该项目的研究结果有望解决一大类癌症的化疗药物靶向治疗问题,加深了对蛋白质体内靶向机制的理解,对通过仿蛋白质分子设计的化疗药物递送具有重要的学术价值。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Green synthesis of palladium nanoparticles using lentinan for catalytic activity and biological applications.
使用香菇多糖绿色合成钯纳米颗粒,用于催化活性和生物应用
  • DOI:
    10.1039/c9ra08051a
  • 发表时间:
    2019-11-19
  • 期刊:
    RSC advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
  • 通讯作者:
Highly biocompatible jujube polysaccharide-stabilized palladium nanoparticles with excellent catalytic performance
高度生物相容性的枣多糖稳定的钯纳米粒子,具有优异的催化性能
  • DOI:
    10.1039/c9nj00950g
  • 发表时间:
    2019-05-28
  • 期刊:
    NEW JOURNAL OF CHEMISTRY
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Guo, Xiaolei;Zhang, Jin;Kang, Jianxin
  • 通讯作者:
    Kang, Jianxin
Zwitterionic Polypeptide-Based Nanodrug Augments pH-Triggered Tumor Targeting via Prolonging Circulation Time and Accelerating Cellular Internalization
基于两性离子多肽的纳米药物通过延长循环时间和加速细胞内化增强 pH 触发的肿瘤靶向
  • DOI:
    10.1021/acsami.0c11747
  • 发表时间:
    2020-10-14
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Xue, Weili;Trital, Ashish;Chen, Shengfu
  • 通讯作者:
    Chen, Shengfu
How to convincingly measure low concentration samples with optical label-free biosensors
如何使用光学无标记生物传感器令人信服地测量低浓度样品
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2019.127568
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Yang Tian;Chen Shengfu;He Xiaolong;Guo Huaizu;Sun Xiaqing
  • 通讯作者:
    Sun Xiaqing
Resistance to Long-Term Bacterial Biofilm Formation Based on Hydrolysis-Induced Zwitterion Material with Biodegradable and Self-Healing Properties
基于具有可生物降解和自修复特性的水解诱导两性离子材料的长期细菌生物膜形成抵抗力
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.0c00006
  • 发表时间:
    2020-03-31
  • 期刊:
    LANGMUIR
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Ma, Jun;Lin, Weifeng;Chen, Shengfu
  • 通讯作者:
    Chen, Shengfu

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  • 通讯作者:
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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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