构建放大肿瘤活性氧信号的光激活型纳米载体用于精准药物递送和增强抗肿瘤效果

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81803477
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3408.药剂学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

“Smart” bioresponsive drug delivery systems (DDSs) are appealing therapeutic platforms for the development of next-generation precision medications. There are still key issues in response efficacy of the DDSs in tumor treatment due to the heterogeneity of physiological signals among and within individuals. Therefore, this project develops a new light-activated nanocarrier, leveraging light to modulate the physiological signals of the tumor microenvironment, which can amplify the reactive oxygen species (ROS) signal in tumors for achieving precision drug delivery and enhancing anticancer efficacy. Furthermore, we innovatively explore a strategy to amplify the tumor ROS signal by synergistically weakening the antioxidant defense and reducing the oxygen consumption rate (OCR) of cancer cells, which would further improve the response efficiency and combined anticancer efficacy of the DDS. Specifically, a light-activated ROS-response DDS is designed to accomplish the combination chemotherapy and photodynamic therapy for effective cancer treatment. This system can amplify the level of the ROS signal through three approaches. Firstly, the ROS level is increased due to the generation of numerous singlet oxygen (1O2) by light activation of photosensitizer Chlorin e6 (Ce6), resulting in the dissociation of nanocarriers. Meanwhile, the release of drug Quinone methide (QM) is expected to weaken the antioxidant defense systems by glutathione (GSH) depletion. Subsequently, the delivery of Metformin (MET) or Atovaquone (ATO) is used to rapidly decrease the OCR for alleviating tumor hypoxia. In summary, this project will provide a novel strategy for the design of the smart light-responsive DDSs by generating or amplifying physiological signals, and would lay the foundation for the clinical development of precision-controlled drug delivery.
“智能”生物响应性递药系统将会成为引人注目的新一代精准药物治疗平台。针对药物载体因肿瘤个体性差异而对本征信号不能响应的问题,本课题提出发展新型光激活纳米递药系统,用光调控肿瘤微环境的生理因素,放大肿瘤活性氧(ROS)信号,实现精准控制药物递送和增强抗肿瘤效果。同时创新性提出通过降低肿瘤抗氧化能力和降低癌细胞耗氧率的方法协同放大肿瘤ROS信号,进一步提高递药系统的控释效率和联合治疗效果。本课题拟用光激活光敏剂Ce6产生大量单线态氧提高细胞内ROS水平以促进载体释放;释放药物苯醌甲基化物(QM)消耗细胞内抗氧化剂谷胱甘肽(GSH),以削弱肿瘤抗氧化防御系统;同时运载药物二甲双胍(MET)或阿托伐醌(ATO)降低癌细胞耗氧率以减缓肿瘤乏氧等三种途径放大ROS信号,共同构筑光激活ROS响应递药系统,实现对肿瘤化疗和光动力治疗等联合治疗。本课题为发展智能光控递药系统用于临床新药的精准递送奠定基础。

结项摘要

“智能”生物响应性递药系统将会成为引人注目的新一代精准药物治疗平台。本研究关注发展新型光激活型纳米递药系统用于肿瘤联合治疗。意在针对临床肿瘤新疗法的需求,研究新型纳米药物,增强或提高癌症新疗法的疗效,同时减轻治疗造成的不良反应。我们提出根据“光-肿瘤微环境-药”三位一体原则构建纳米药物。首先,构建治疗乏氧肿瘤的纳米药物。本研究提出新思路,通过加速肿瘤原位氧气生成效率、下调肿瘤细胞抗氧化能力、以及降低癌细胞耗氧率等途径,协同放大乏氧肿瘤的ROS信号水平,提高了乏氧肿瘤对光动力治疗响应性,显著提高了乏氧肿瘤的联合治疗效果。解决药物载体因肿瘤个体性差异而对本征信号不能响应的问题。其次,构建诊疗一体化纳米药物。基于光热效应构建多种新型的纳米药物,通过有效促进药物被肿瘤细胞摄取、实现肿瘤的深层渗透、实现光热或核磁共振成像引导治疗,有效解决肿瘤耐药和跟踪药物时空分布和控制释放,显著提高了肿瘤的联合治疗效果。有助于实现精确控制的癌症治疗。最后,基于放大肿瘤ROS信号构建新型肿瘤免疫联合治疗纳米药物。分别构建放大ROS信号和下调肿瘤内GSH的免疫纳米药物,实现让冷肿瘤变成热肿瘤,显著增强免疫细胞的肿瘤浸润能力,提高了肿瘤响应率及治疗效果,为肿瘤免疫治疗提供了新的思路。综上所述,我们发展光激活型纳米药物,用光调控肿瘤微环境的生理因素,产生或放大肿瘤ROS信号、光热效应以及免疫信号,实现临床抗癌药物的有效递送;实现化疗和光动力疗法、光热疗法以及免疫疗法等多种临床新疗法的联合治疗,增强肿瘤疗效;此外,实现肿瘤诊疗一体化,解决肿瘤耐药性、转移以及治疗带来的组织系统毒性等问题。本研究制备和评价多种新型光激活型纳米药物的生化性能和抗肿瘤活性,为构建有效的抗乏氧肿瘤、肿瘤转移及耐受的纳米药物提供理论和应用基础,为癌症精准给药提供新的思路和手段,也为发展智能光控递药系统用于临床新药的精准递送奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Photoactivated Nanosheets Accelerate Nucleus Access of Cisplatin for Drug-Resistant Cancer Therapy
光激活纳米片加速顺铂进入细胞核用于耐药癌症治疗
  • DOI:
    10.1002/adfm.202001546
  • 发表时间:
    2020-09-11
  • 期刊:
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Gao, Fang;Yang, Xue;Sun, Minjie
  • 通讯作者:
    Sun, Minjie
Biomimetic Hybrid Nanozymes with Self-Supplied H+ and Accelerated O2 Generation for Enhanced Starvation and Photodynamic Therapy against Hypoxic Tumors
具有自供氢气和加速氧气生成的仿生混合纳米酶,用于增强针对缺氧肿瘤的饥饿和光动力疗法
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.9b00934
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    NANO LETTERS
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Yang, Xue;Yang, Ying;Sun, Min-Jie
  • 通讯作者:
    Sun, Min-Jie
H2O2-Activated Oxidative Stress Amplifier Capable of GSH Scavenging for Enhancing Tumor Photodynamic Therapy
H2O2 激活的氧化应激放大器能够清除 GSH,增强肿瘤光动力治疗
  • DOI:
    10.1039/c9bm01354g
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Biomaterials Science
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Yadong Liu;Zhanwei Zhou;Yidi Liu;Yanhui Li;Xinzhi Huang;Chenggen Qian;Minjie Sun
  • 通讯作者:
    Minjie Sun
A pH-sensitive coordination polymer network-based nanoplatform for magnetic resonance imaging-guided cancer chemo-photothermal synergistic therapy
基于 pH 敏感配位聚合物网络的纳米平台,用于磁共振成像引导的癌症化学光热协同治疗
  • DOI:
    10.1016/j.nano.2019.102071
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    NANOMEDICINE-NANOTECHNOLOGY BIOLOGY AND MEDICINE
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Zhang, Cuiting;Li, Jing;Qian, Chenggen
  • 通讯作者:
    Qian, Chenggen
Fluorine assembly nanocluster breaks the shackles of immunosuppression to turn the cold tumor hot
氟组装纳米团簇打破免疫抑制束缚,使冷肿瘤变热
  • DOI:
    10.1073/pnas.2011297117
  • 发表时间:
    2020-12-29
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Li, Zhaoting;Zhu, Lianghan;Sun, Minjie
  • 通讯作者:
    Sun, Minjie

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其他文献

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钱程根的其他基金

自适应型纳米光敏剂改善肿瘤乏氧和增强光动力-免疫联合治疗
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:

相似国自然基金

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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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