具双重靶向和穿膜性能的多功能纳米凝胶用于癌症的高效蛋白药物治疗

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51773145
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 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:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Anticancer protein therapeutics showing striking antitumor activity in certain advanced tumors have emerged as one of the most effective strategies for the treatment of cancers in the clinics. However, protein drugs with intracellular targets have not been introduced into the clinical settings due to their poor cellular uptake and inferior intracellular trafficking process. The development of efficient vehicles that are able to effectively deliver and release proteins into the target cells is the key to their clinical applications. In this project, we will design and develop multifunctional nanogels with controllable size, reduction-sensitivity, dual-targeting, and cell-penetrating capability for efficient cancer protein therapy. The nanogels can be readily formed from two hyaluronic acid derivatives, i.e. hyaluronic acid-tetrazole/tumor-homing cell-penetrating peptide (CPP) and hyaluronic acid-cystamine-methacrylate, by combing microfluidics and “tetrazole-alkene” photoclick reaction. These multifunctional nanogels have several unique features: (i) they have controllable size, high protein loading capacity, and high reproducibility; (ii) photoclick reaction offers high efficiency and bioorthogonality, which circumvents cross-reaction with and denature of therapeutic proteins; (iii) hyaluronic acid can selectively target to CD44+ cancer cells like lung cancer and leukemia cells; (iv) tumor-selective CPP can further improve their tumor-targetability, tumor penetration and endosomal escape; (v) they can rapidly release encapsulated proteins under the cytoplasmic reductive conditions, resulting in potent antitumor activity. These intelligent nanogel systems have a great potential for efficient and safe cancer protein therapy.
蛋白质抗癌药物可治愈部分肿瘤,成为最有效的肿瘤临床治疗手段之一。然而,胞内起作用的蛋白药物因胞内运输效率低,在临床尚无应用,如何在体内将其高效运送到细胞内靶点是关键问题。本项目拟构建尺寸可控、还原响应、具双重靶向和穿膜性能的多功能纳米凝胶用于癌症的高效蛋白药物治疗。该纳米凝胶基于透明质酸-四唑/肿瘤选择性穿膜肽(CPP)和透明质酸-胱胺甲基丙烯酸酰胺衍生物,通过结合微流控技术和“四唑-烯”光点击化学交联制得。该蛋白纳米药物具以下优异性能:1)粒径可控、载蛋白效率高、重复性好;2)光点击化学交联具高效专一性,可有效保持蛋白药物活性;3)透明质酸可选择性靶向到CD44受体过表达的肺癌和白血病等癌细胞;4)选择性CPP将进一步增强其肿瘤靶向性能,并有效增强其穿膜和内涵体逃逸能力;5)在细胞质还原环境下能快速释放蛋白药物,产生高抗癌活性。该智能纳米凝胶体系可望实现安全高效的癌症蛋白药物治疗。

结项摘要

蛋白药物相对于小分子药物具有高活性、高特异性和低毒性等优点,在肿瘤治疗中有巨大的应用潜力。但蛋白药物在临床转化和应用中还面临着诸多细胞外和细胞内的挑战,需要克服体内稳定性差、癌细胞内吞效率不足、难于逃离内涵体、胞内易降解等多重屏障。本项目创新性地构建了多功能微纳米载体用于不同蛋白药物的高效稳定包载和定向可控递送,实现了对多种癌症的安全高效治疗。主要结果如下:(1)联用微流控技术和无催化剂的光点击化学反应制备了小粒径、可示踪、能逃离内涵体和具有生物响应性的透明质酸纳米凝胶(NGs)用于蛋白药物的CD44介导的细胞质递送;(2)构建了EGFR和CD44双重靶向的生物响应性自发荧光的透明质酸纳米凝胶(EGFR/CD44-NGs)用来增强治疗性蛋白质药物(果粒酶B,皂草毒素等)对肿瘤的选择性和内吞进入细胞的能力,进而实现对乳腺癌生长和转移的高效抑制;(3)开发了尺寸小、制备简单的内膜为负电的具有不对称膜结构的聚脂肽囊泡纳米平台,用于蛋白药物的高效装载和靶向递送,构建的蛋白纳米药物能完全抑制原位A549肺癌的生长、延长小鼠存活时间,且毒副作用低;(4)开发了表面修饰有特异靶向性穿膜肽(CPP33)的、内腔带正电荷的不对称聚脂肽囊泡(CPP33-CLP)用于核酸药物的高效包载和系统递送,该载体不仅能特异性靶向进入到肿瘤细胞,还能帮助核酸药物逃离内涵体进入到细胞质,发挥序列特异性基因沉默作用,实现对肿瘤选择性的高效安全抑制;(5)联用微流控法和“四唑-烯”光点击化学交联法制备了单分散的酶可降解的透明质酸微凝胶(HMGs),实现了赫赛汀(Herceptin)蛋白质药物在皮下肿瘤的局部长效释放,进而高效抑制了卵巢癌的生长。项目构建的多功能微纳米递送体系为蛋白药物的稳定包载、定向递送和可控释放提供了重要的平台,可望用于多种肿瘤的安全高效治疗。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(11)
Lipopepsomes: A novel and robust family of nano-vesicles capable of highly efficient encapsulation and tumor-targeted delivery of doxorubicin hydrochloride in vivo
脂蛋白体:一种新颖而强大的纳米囊泡家族,能够在体内高效封装和肿瘤靶向递送盐酸阿霉素
  • DOI:
    10.1016/j.jconrel.2018.01.011
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Controlled Release
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Qiu Min;Sun Huanli;Meng Fenghua;Cheng Ru;Zhang Jian;Deng Chao;Zhong Zhiyuan
  • 通讯作者:
    Zhong Zhiyuan
Robust and smart polypeptide-based nanomedicines for targeted tumor therapy
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    16.1
  • 作者:
    Chao Deng;Qiang Zhang;Jiakun Guo;Xiaofei Zhao;Zhiyuan Zhong
  • 通讯作者:
    Zhiyuan Zhong
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通过 ApoE 定向还原敏感聚合物体传递的阿霉素可有效抑制裸鼠体内的原位人胶质母细胞瘤异种移植物。
  • DOI:
    10.2147/ijn.s314895
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Int J Nanomedicine
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ouyang Jia;Jiang Yu;Deng Chao;Zhong Zhiyuan;Lan Qing
  • 通讯作者:
    Lan Qing
Cancer Nanomedicines Based on Synthetic Polypeptides
基于合成多肽的癌症纳米药物
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Biomacromolecules
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Sun Huanli;Gu Xiaolei;Zhang Qiang;Xu Hao;Zhong Zhiyuan;Deng Chao
  • 通讯作者:
    Deng Chao
Construction of Small-Sized, Robust, and Reduction-Responsive Polypeptide Micelles for High Loading and Targeted Delivery of Chemotherapeutics
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  • DOI:
    10.1021/acs.biomac.8b00835
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Biomacromolecules
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Xue Song;Gu Xiaolei;Zhang Jian;Sun Huanli;Deng Chao;Zhong Zhiyuan
  • 通讯作者:
    Zhong Zhiyuan

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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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