以聚酰胺-胺树状大分子为基础的仿蛋白质分子纳米靶向药物研究

The investigation of targeted nano drug delivery draws great attention due to its good therapeutic results and promising potential applications. However, polymer based targeted nano drug vehicle is far away from nature protein molecules in terms of biocompatibility, specificity and efficiency. We believe that it is possible for polymer molecules to achieve protein like efficacy through mimicking the features of protein molecules. Thus, we proposed a mimic way to synthesize an artificial protein with advanced functions. The artificial protein will be achieved by surface modification of generation five poly(amido amine) ( G5 PAMAM) dendrimer by zwitterionic groups and targeting groups and encapsulation of anticancer drug. Moreover, the affinity of targeting groups could be tuned up through forming charge attraction between protein mimics and cell membrane in acidic tumor site and be tuned down in blood stream, in which way to improve the targeting efficiency and reduce toxicity to healthy tissues. Meanwhile, the zwitterionic shell will reduce the nonspecific interaction with blood proteins and cells to escape the clearance by reticuloendothelial system. The final artificial protein could have both advantages of protein and synthetic molecules to efficiently inhibit cancer growth and lower toxicity to health tissues at low cost and high stability. This project will also help us understand the mechanism of protein advanced functions from the organization and coordination of simple chemical structure.

纳米靶向药物因其优良的治疗效果和广泛的应用前景而备受关注。然而，现有纳米靶向药物和具有专一性识别能力的抗体等蛋白质分子相比仍然存在巨大差距。借助树状大分子的三维结构，通过对蛋白质分子的特征结构模仿和组合，有可能使纳米药物获得类似蛋白质分子的智能调控的专一性靶向能力。因此，本课题提出了以树状大分子为平台，从模仿蛋白质分子表面两性离子特征出发，通过修饰天然蛋白质分子的识别基团和包载小分子药物，以及进一步微调其表面化学组成和结构，实现智能响应能力，提高生物相容性、体内靶向能力和抑瘤能力。这将使仿蛋白质功能分子兼具蛋白质分子的高专一性、高活性、高生物安全性等特点，合成分子的稳定、较廉价、易于大规模生产的优势，使之能够成为未来可用于临床的纳米靶向药物。这对癌症治疗具有重要的学术价值和实际意义，而且也有助于了解蛋白质分子复杂功能与其简单化学结构的多因素协同方式间的关系，揭示蛋白质分子功能的化学本质。

纳米靶向药物因其优良的治疗效果和广泛的应用前景而备受关注。然而，现有纳米靶向药物和具有专一性识别能力的抗体等蛋白质分子相比仍然存在巨大差距。因此，通过对蛋白质分子的模仿是一种提高纳米药物靶向能力的途径。本课题主要借助树枝状大分子的三维结构，通过对蛋白质分子的特征结构模仿和组合，使纳米药物获得类似蛋白质分子的智能调控的专一性靶向能力，实现智能响应能力。已完成了仿蛋白质分子的设计与合成、仿蛋白质分子的性能研究和仿蛋白质分子的智能调控研究等计划内容的研究。研究结果表明两性离子聚合物纳米分子具有优秀的血液相容性和长循环能力；纳米水平大分子表面特征结构和组成与蛋白质分子的相似性可获得其功能相似性；仿蛋白质分子具有对纳米催化剂的高效包载能力，并在复杂生物环境中通过阻碍生物大分子吸附保持原有催化活性。特别是通过这种仿蛋白质分子的结构模仿，发现了未预料到的特殊效应，其中包括：多肽片段亲和力的大幅度提高，仿蛋白质分子的快速穿膜及进核能力，以及基于生理条件下窄pH波动下基于氢键结合的对肿瘤组织识别。该研究不仅获得具有开发前景的纳米抗肿瘤药物实现方法，而且了解了蛋白质分子复杂功能与其简单化学结构的多因素协同方式间的关系，揭示一些蛋白质分子功能的化学本质。