一种基于双重动态化学键的多肽胞内递送技术及其应用

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoxz
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近年来,基于生物活性多肽的技术研究和疾病治疗得到了快速发展,多肽类药物的研发、获批、销售和临床使用增长速度远超全球医药市场平均水平。多肽是由氨基酸通过酰胺键连接而形成的短链,相对于蛋白质具有分子量小、生产简便易得等优势。多肽在一定条件下具有与蛋白质相当的生物活性,且生物耐受性和安全性极佳,与治疗靶点的结合具有高效性、高特异性。然而多肽进入生物体内后,极易被酶降解,导致其半衰期仅有2-30分钟,且大部分多肽不具备细胞膜或组织穿透能力,药物作用靶点被局限于细胞外,细胞内部的大量潜在靶点无法得到有效开发,多肽类药物的临床应用转化受到严重限制。将多肽药物递送进入细胞内将大大拓宽其治疗应用范围,多肽胞内递送技术目前主要分为两大类,一类是将脂质分子或细胞穿膜肽共价修饰在多肽上,帮助多肽穿透细胞膜,另一类则是利用高分子载体、无机纳米颗粒或脂质体装载多肽后递送入胞。但种类繁多的多肽在疏水性质、带电性及分子量上存在巨大差异,一种递送策略难以满足所有多肽的递送需求,即便能够将多肽递送入胞,若不能及时完成内涵体逃逸,多肽很容易被酶降解或通过外泌体被排出细胞外。目前大多数多肽胞内递送策略普适性较差,生产成本和复杂程度较高,这些问题限制了生物活性多肽的潜在应用。解决问题的关键是需要高效、安全且普适的生物活性多肽递送技术。针对生物活性多肽在临床应用中的问题,本文提出一种基于双重动态化学键的多肽胞内递送技术。首先将4-硝基苯基4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环-2-苯基)苯甲基碳酸酯(NBC)修饰在低代数树形高分子表面,得到一个具有活性氧响应性的硼酸高分子材料。当其暴露在过氧化氢等活性氧环境中时,NBC中的硼酸基团会被氧化,导致对羟基氨基甲酸苄酯结构从树状高分子表面断裂;然后,利用具有酸碱度响应性的硼酸酯键在硼酸高分子表面连接多羟基苯甲醛,当周围环境酸碱度高于或等于硼酸的酸解离常数时,多羟基苯甲醛结构中的邻苯二酚基团与高分子材料表面的硼酸形成硼酸酯键,当周围环境酸碱度低于硼酸的酸解离常数时,硼酸酯键被降解,邻苯二酚与硼酸又恢复为原来的结构;最后,在多肽上修饰一个联氨基团,利用酰腙键将多肽与多羟基苯甲醛连接,从而构建了具有双重动态化学键的多肽/高分子复合物。当多肽/高分子复合物进入肿瘤细胞后,会在细胞内活性氧以及酸性等微环境下响应性降解,将多肽释放出来发挥作用。本文选取了一条具有肿瘤杀伤活性的多肽(KTCENLADTY)作为模型多肽,以3,4-二羟基苯甲醛为例,将3,4-二羟基苯甲醛作为连接多肽与高分子载体的锚定子,应用多种手段表征多肽/高分子复合物中动态化学键的形成,验证复合物的响应性。随后研究基于动态化学键的多肽胞内递送技术对多肽的胞内递送效率,证明该技术递送多肽入胞具有浓度、时间依赖性。接下来以不同的内吞通路抑制剂处理细胞,证明多肽/高分子复合物进入细胞的机制为网格蛋白和脂阀介导的细胞内吞,通过荧光共定位证明复合物能够完成内涵体逃逸并在胞内释放多肽。进一步,我们研究了其他多羟基苯甲醛在该技术中的锚定作用,证明锚定子的邻位酚羟基与醛基的相对位置对于多肽结合的重要性,并做了相应的拓展应用。最后,我们将此基于动态化学键的多肽胞内递送技术应用于小鼠肿瘤抑制实验,取得了良好的治疗效果。综上所述,本文提出的基于双重动态化学键的多肽胞内递送技术能够高效递送多种多肽,能够解决目前生物活性多肽胞内递送领域的部分关键问题。本文得到的实验结果对于多肽递送策略的合理化设计提供了新型策略,为多肽药物的开发、相关生物技术的发展提供了新的推力。
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