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  聯(lián)合用藥可以有效克服單一化療藥物治療的缺點，減少癌細(xì)胞耐藥性的產(chǎn)生，降低毒副作用，并可以通過不同藥物的協(xié)同效應(yīng)增強治療效果。蛋白藥物具有功能活性高、特異性強、副作用小以及遺傳風(fēng)險低等優(yōu)點，將其與化療藥物聯(lián)合使用在基礎(chǔ)研究以及臨床評估中已經(jīng)取得了重要進(jìn)展。然而，常用的與化療藥物聯(lián)合應(yīng)用的蛋白藥物主要是細(xì)胞因子及單克隆抗體等在細(xì)胞外發(fā)揮功能的蛋白。細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮抗癌功能的蛋白具有與細(xì)胞因子及單克隆抗體不同的抗癌機(jī)制，因此，將其與化療藥物聯(lián)合使用可以為新型聯(lián)合療法的開發(fā)提供更多選擇。然而，如何在同一個納米結(jié)構(gòu)中高效共擔(dān)載理化性質(zhì)差異極大的疏水化療藥物和親水蛋白藥物，實現(xiàn)兩種藥物的體內(nèi)穩(wěn)定遞送，細(xì)胞內(nèi)的可控釋放，以及蛋白藥物的內(nèi)涵體/溶酶體逃逸是這兩種藥物共遞送載體開發(fā)所面臨的巨大挑戰(zhàn)。

  針對以上問題，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所陳學(xué)思院士和肖春生副研究員團(tuán)隊設(shè)計、合成了一種含有鄰苯二酚（CA）側(cè)基和三級胺（TA）側(cè)基的mPEG-b-PGCA-b-PGTA三嵌段共聚物，并將其用于高效共擔(dān)載核糖核酸酶A（RNase A）和阿霉素，實現(xiàn)了高效的協(xié)同抗腫瘤效果（圖1）。其中，阿霉素（DOX）被包裹在pH響應(yīng)性的PGTA鏈段，而苯硼酸修飾的RNase A（RNBC）則通過通過苯硼酸鍵共價結(jié)合作用擔(dān)載在含鄰苯二酚基團(tuán)的PGCA鏈段，從而形成穩(wěn)定的載藥納米粒子。當(dāng)載藥納米粒子進(jìn)入細(xì)胞后，內(nèi)涵體/溶酶體的酸性微環(huán)境促使PGTA鏈段的三級胺側(cè)基質(zhì)子化引起PGTA鏈段親水性增加。同時，鄰苯二酚與苯硼酸的結(jié)合作用也在酸性條件下解離，從而實現(xiàn)DOX及RNBC的共同釋放。PGTA鏈段的三級胺側(cè)基還具有質(zhì)子海綿效應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)RNBC的內(nèi)涵體/溶酶體逃逸，而逃逸后的RNBC會在DOX介導(dǎo)的癌細(xì)胞內(nèi)高水平ROS的作用下實現(xiàn)苯硼酸基團(tuán)的去修飾，恢復(fù)為天然的RNase A，從而實現(xiàn)高效的協(xié)同抗腫瘤作用（圖1）。

圖1. 基于mPEG-b-PGCA-b-PGTA的多級協(xié)作納米平臺用于蛋白藥物及小分子化療藥物細(xì)胞內(nèi)共遞送的示意圖

  實驗結(jié)果表明，mPEG-b-PGCA-b-PGTA可有效共擔(dān)載DOX及RNBC，獲得藥物共擔(dān)載納米粒子NP-DOX-RNBC（圖2A）。體外藥物釋放實驗結(jié)果表明，NP-DOX-RNBC具有可控的酸響應(yīng)藥物釋放行為，且由于鄰苯二酚與硼酸的共價結(jié)合能力強于葡萄糖，生理濃度（10 mM）的葡萄糖不會影響其藥物釋放行為（圖2B和2C）。這表明NP-DOX-RNBC具有較好的生理穩(wěn)定性，可用于DOX及RNase A的體內(nèi)穩(wěn)定共傳輸。共聚焦成像結(jié)果表明，NP-DOX-RNBC可將DOX及RNBC共遞送入癌細(xì)胞內(nèi)，其中DOX被遞送入細(xì)胞核中，而RNBC被遞送入細(xì)胞質(zhì)中（圖3）。細(xì)胞內(nèi)ROS水平檢測結(jié)果表明，NP-DOX-RNBC釋放的DOX顯著提高了細(xì)胞內(nèi)的ROS水平，可促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)RNBC的苯硼酸去修飾，獲得天然的RNase A（圖4A）。細(xì)胞活性及細(xì)胞凋亡檢測結(jié)果表明，NP-DOX-RNBC具有體外協(xié)同的抗腫瘤細(xì)胞增殖及癌細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)效果（圖4B和4C）。動物實驗結(jié)果表明，NP-DOX-RNBC具有體內(nèi)協(xié)同增強的抗腫瘤效果，且其治療組具有最長的生存時間（圖5）。鑒于動態(tài)共價鍵的通用性，該多級協(xié)作納米平臺有望進(jìn)一步應(yīng)用于其他小分子化療藥物及細(xì)胞內(nèi)活性蛋白藥物組合的細(xì)胞內(nèi)共遞送。

圖2. （A）NP-DOX-RNBC的粒徑及形態(tài)；（B）DOX的體外釋放結(jié)果；（C）RNBC的體外釋放結(jié)果。

圖3. （A）NP-DOX-RNBC介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)DOX遞送結(jié)果；（B）NP-DOX-RNBC介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)RNBC遞送結(jié)果。

圖4. （A）不同藥物處理后的細(xì)胞內(nèi)ROS水平檢測結(jié)果；（B）不同納米藥物處理后的細(xì)胞活性檢測結(jié)果；（C）不同納米藥物處理后的細(xì)胞凋亡檢測結(jié)果。

圖5. （A）不同藥物治療組的腫瘤生長曲線；（B）不同藥物治療組的相對腫瘤體積；（C）不同藥物治療組的小鼠生存期；（D）不同藥物治療組腫瘤組織的TUNEL檢測結(jié)果；（E）不同藥物治療組腫瘤組織的H&E染色結(jié)果。

  以上研究成果發(fā)表在Advanced Materials（10.1002/adma.202000013）上，論文的第一作者為中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所助理研究員張鵬，通訊作者為中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所陳學(xué)思院士及肖春生副研究員。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、吉林省科技發(fā)展計劃項目以及中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會項目的資助。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202000013