肿瘤微环境敏感的靶向给药系统的作用机制与分子设计

基本信息
批准号:21673206
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:王琦
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张俊俏,康正中,罗琦,谭璐,何广宇,姚采,薛正扬,张博
关键词:
分子作用机制肿瘤靶向给药主动靶向基质金属蛋白酶可活化细胞穿膜肽
结项摘要

Malignant tumor is a killer threatening human health. Chemotherapy plays an important role in the treatment of tumor, but the actual curative effect is not very satisfactory. One of the important reasons is the lack of selectivity for in vivo distribution of chemotherapy drugs on tumor tissue. The tumor cell targeting efficiency based on various passive and active targeting strategies is not satisfactory. Therefore, how to improve the selectivity of the drugs on tumor cells, to achieve high efficient intracellular drug delivery, to gain high drug concentration in tumor cells, is the long-term important issue for tumor treatment. At present, studies on the targeting drug-delivery systems based on tumor microenvironment sensitivity are mainly the experiments on the drug targeting effect. There are very few works involving mechanism, interaction and molecular simulations. Molecular simulation is the connection bridge across micro and macro, and is a strong supplement to the experiments. Its advantage is it can provide much microscopic information which is difficult to obtain in practical experiments. This project adopts molecular simulation method to study the interactions among activatable cell-penetrating peptides, matrix metalloproteinases and cell membrane, understanding the molecular mechanism of tumor-targeted drug delivery and the mechanism of enzyme cleavage reaction, revealing the relationship between the structures of targeting carrier and improving the drug targeting, providing new ideas for optimization and design of tumor-targeted drug delivery systems.

恶性肿瘤是威胁人类健康的头号杀手,化疗在肿瘤治疗中具有重要作用,但实际疗效不甚理想。重要原因之一是化疗药物在体内的分布对肿瘤组织缺乏选择性,当前各种被动和主动靶向策略的肿瘤细胞内靶向效率并不理想。因此,如何提高药物对肿瘤细胞的选择性,实现胞内高效药物递送,获得肿瘤细胞内较高的药物浓度,长期以来都是肿瘤治疗面临的重大科学问题。目前,基于肿瘤微环境敏感的靶向给药系统的研究,主要是药物靶向性效果实验方面的工作,涉及机理、相互作用本质和分子模拟方面的研究几乎没有。分子模拟是联系微观与宏观之间的桥梁,是对实验的有力补充,其优势是可以为我们提供许多实际实验难以获得的微观信息。本项目采用分子模拟的方法研究可活化细胞穿膜肽、基质金属蛋白酶及细胞膜之间的相互作用,深入了解肿瘤给药靶向性的分子作用机制及其酶切反应机理,揭示靶向载体结构与提高药物靶向性之间的关系,为肿瘤靶向给药系统的优化设计提供新的思路。

项目摘要

化疗是目前治疗癌症的主要方法之一,但如何将药物高效地递送到肿瘤组织并进入肿瘤细胞仍未得到很好解决。基于MMP-2/9在肿瘤细胞高表达,因此设计可被MMP-2/9识别、激活、利用细胞穿膜肽(CPP)作为胞内递送载体的可激活细胞穿膜肽(ACPP)靶向递送系统对肿瘤成像与治疗具有重要的科学意义与实际价值。本项目利用分子动力学模拟、伞状取样、QM/MM等计算方法,并辅以圆二色谱表征研究了ACPP的结构特征与构效关系,探究了MMP-2/9识别并水解底物肽的分子机理与水解产物的释放机制,探讨了CPP跨膜过程的关键因素和内含的定量关系。结果表明,底物肽结合于MMP-2/9的催化凹槽,底物肽P1和P1’位点处的残基对结合构型至关重要。但P1位点残基所在位置而非其种类使得底物肽与蛋白间有很强的相互作用,P1’位点通常为Leu或Ile,可与蛋白S1’疏水孔形成“锁-钥识别”。MMP-2/9水解底物肽的机理是水介导的亲核进攻,反应第一步是水解过程的决速步骤。P1位点残基种类的改变会影响水解速率,但水解反应仍可以发生。在底物肽水解产物的释放过程中,连接CPP的N-产物解离常数为268nM,远大于C-产物的0.00335nM。因此比起C-产物,N-产物更容易离开MMP-9,这更有利于其下一步携带药物进入靶向细胞。在探究CPP的跨膜机制中,发现胍鎓离子-PO4之间形成的盐桥是富含精氨酸的CPP跨膜形成水孔过程的主要驱动力,CPP残基侧链的氢原子的偏电荷分布、磷脂双层的负电荷密度、疏水屏障等均会影响CPP的跨膜过程。本项目从分子水平上阐明了MMP的构效关系、选择性识别与水解机制,将对基于MMP的新药开发大有裨益。对CPP跨膜传递过程的研究将有助于设计下一代胞内递送载体,提高药物递送效率,为胞内递送系统的发展打下理论基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
2

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

DOI:10.3969/j.issn.1003-0077.2018.11.009
发表时间:2018
3

视网膜母细胞瘤的治疗研究进展

视网膜母细胞瘤的治疗研究进展

DOI:
发表时间:2018
4

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019
5

结核性胸膜炎分子及生化免疫学诊断研究进展

结核性胸膜炎分子及生化免疫学诊断研究进展

DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-2397.2020.05.013
发表时间:2020

王琦的其他基金

批准号:61205156
批准年份:2012
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51707032
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81473554
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:21341001
批准年份:2013
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51106145
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31500300
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20976150
批准年份:2009
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:30871665
批准年份:2008
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:19175056
批准年份:1991
资助金额:2.00
项目类别:面上项目
批准号:31070012
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:61402330
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602017
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20176048
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:30670015
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:61474008
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81302003
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41461062
批准年份:2014
资助金额:51.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81702542
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51502159
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61872269
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:51701190
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31770011
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61404064
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11601220
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81473659
批准年份:2014
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:10175083
批准年份:2001
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:10747140
批准年份:2007
资助金额:2.00
项目类别:专项基金项目
批准号:21273200
批准年份:2012
资助金额:76.00
项目类别:面上项目
批准号:61672015
批准年份:2016
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:41704103
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:38870929
批准年份:1988
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:U1732136
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:联合基金项目
批准号:61203206
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61773316
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:31370065
批准年份:2013
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:81560781
批准年份:2015
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51674154
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:61401144
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61379094
批准年份:2013
资助金额:76.00
项目类别:面上项目
批准号:10475101
批准年份:2004
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:10675149
批准年份:2006
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:81500439
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11201084
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30270008
批准年份:2002
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:31371977
批准年份:2013
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:71372194
批准年份:2013
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:61105012
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20576112
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:90709050
批准年份:2007
资助金额:40.00
项目类别:重大研究计划
批准号:51304125
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71603022
批准年份:2016
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31171893
批准年份:2011
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81902794
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81273611
批准年份:2012
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:10805028
批准年份:2008
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41877514
批准年份:2018
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:41161090
批准年份:2011
资助金额:43.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30271563
批准年份:2002
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:41501550
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31702031
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61874051
批准年份:2018
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81030064
批准年份:2010
资助金额:220.00
项目类别:重点项目
批准号:41661059
批准年份:2016
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30640044
批准年份:2006
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51874188
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31301446
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41140015
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81730112
批准年份:2017
资助金额:290.00
项目类别:重点项目

相似国自然基金

1

基于肿瘤微环境调控的靶向给药系统的设计与作用机制研究

批准号:81573359
批准年份:2015
负责人:代文兵
学科分类:H3408
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
2

肿瘤微环境双信号开关响应靶向给药系统的研究

批准号:20974097
批准年份:2009
负责人:蒋宏亮
学科分类:B0507
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
3

针对多药耐药肿瘤的可视化pH敏感主动靶向给药系统的研究

批准号:81402857
批准年份:2014
负责人:高薇
学科分类:H3408
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
4

成纤维细胞激活蛋白响应的肿瘤及肿瘤微环境双靶向给药系统的研究

批准号:81603045
批准年份:2016
负责人:张全
学科分类:H3408
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目