ACSAMI吉西他滨自组装前药制

英文原题：Self-AssembledGemcitabineProdrugNanoparticlesShowEnhancedEfficacyagainstPatient-DerivedPancreaticDuctalAdenocarcinoma

通讯作者：王杭祥*，浙江大学

作者：LimingWu,FuZhang，XiaonaChen，JianqinWan，YuchenWang，TongyuLi，HangxiangWang*

胰腺癌是一种常见的恶性肿瘤。由于其早期诊断困难，恶性程度高，患者的五年生存率是所有常见癌症中最低的，因此被称为“癌中之王”。对于无法进行外科手术切除的胰腺癌，化疗是主要的治疗方法。目前基于吉西他滨的联合化疗是治疗胰腺癌的主要手段之一，但是其临床效果仍不理想。

多不饱和脂肪酸化(PUFAylation)用于疏水性药物分子的纳米制剂化及体内递送是浙江大学王杭祥课题组开发的一项新技术。该方法利用多不饱和脂肪酸(polyunsaturatedfattyacid,PUFA)对药物的活性基团进行简单的化学修饰，制备获得前药；由于分子结构的改变，前药被赋予能够在水溶液中稳定形成纳米聚集体的能力；在细胞内酶的作用下，纳米颗粒能够释放出具有生物活性的药物分子。该PUFAylation技术被成功应用于紫杉烷类药物卡巴他赛(CancerRes.,,77,)、喜树碱类药物SN-38(Adv.Funct.Mater.,,25,)及顺铂衍生物(Chem.Commun.,,54,)的水溶性纳米药物的制备和体内递送。

基于前期的研究发现并结合吉西他滨药物用于临床胰腺癌治疗的一系列缺陷(如体内半衰期短、癌细胞透膜性差、易产生耐药等)，该课题组研发了一种可靶向胰腺癌的自组装型吉西他滨前药纳米递送系统(图1)。研究人员通过有机合成将吉西他滨与多不饱和脂肪酸(亚油酸)共价偶联得到亚油酸-吉西他滨偶联物(LA-GEM)，并发现LA-GEM前药能够自组装生成水溶性的纳米粒(图2)。为赋予胰腺癌细胞的亲和能力，将马来酰亚胺末端修饰的DSPE-PEG2k与胰腺癌细胞表面受体plectin-1靶向的多肽相连合成DSPE-PEG2k-PTP。通过共组装的方式把LA-GEM前药、DSPE-PEG2k、DSPE-PEG2k-PTP注射到生理盐水中可制备粒径合适、分布均一的靶向纳米制剂(图2)。

图1.具有胰腺癌靶向能力的自组装型吉西他滨纳米药物的制备与药物体内递送系统示意图。(A)胰腺癌靶向的吉西他滨前药纳米粒的制作。(B)药物在小鼠体内递送至肿瘤细胞的过程。

图2.吉西他滨前药自组装纳米药物的表征。(A-C)自组装的吉西他滨前药，无靶向纳米粒和靶向的纳米粒的透射电镜图及粒径分布图。(D和E)由动态光散射测得的纳米粒直径和zeta电位。(F)吉西他滨的体外释放曲线。

这种小分子自组装纳米药物具有药物分子结构明确、纳米粒制备简单、重复性高、药物包封率和载药量高、降解速度慢和体内半衰期长的特点。此外，自组装纳米药物具备胰腺癌特异的靶向性。细胞内吞实验发现，有靶向的纳米粒(tSNP)较没有靶向的纳米粒(nSNP)更容易进入胰腺癌细胞，而在其它类型的肿瘤细胞中(如肝癌细胞)不具有增加内吞的效果(图3)。进一步地，在病人的胰腺癌组织来源的裸鼠皮下瘤(PDX)模型中，具有靶向的自组装药物显著提高了抑瘤效果，并且降低了吉西他滨的体内副作用(图4)。这些研究结果证明，具有靶向性的纳米药物递送系统改善了吉西他滨临床应用的缺陷，显著增强了其在胰腺癌的疗效，为胰腺癌的化疗提供了新的思路。因此，PUFAylation技术构建的纳米药物系统具有潜在临床转化和应用前景。

图3.吉西他滨自组装纳米药物在胰腺癌细胞中的摄取。共聚焦荧光显微镜和流式细胞仪分析显示在L3.6pl胰腺癌细胞系中靶向纳米粒的细胞摄取明显高于无靶向纳米粒(A和B)，而在SNU肝癌细胞中的摄取无显著差异(C和D)。

图4.基于胰腺癌病人组织来源的裸鼠移植瘤模型中的吉西他滨纳米药物的药效研究。(A)采用胰腺癌病人肿瘤组织构建裸鼠皮下瘤模型的过程示意图。(B)裸鼠的肿瘤体积变化。(C)裸鼠的体重变化。(D)实验结束时裸鼠的肿瘤重量。(E)实验结束时裸鼠肿瘤的图片，绿色圆圈表示肿瘤完全消失。(F)治疗结束时，代表性的荷瘤鼠照片。

该研究在近期的ACSAppliedMaterialsInterfaces期刊发表。本项研究获得国家重点研发计划、国家科技重大专项、浙江省重点研发计划项目、浙江省自然科学基金杰出青年项目和国家自然科学基金的资助。

ACSAppl.Mater.Interfaces,ASAP

PublicationDate:December24,