具有细胞核聚集效应的双抗癌纳米药物的制备及药效评价

“Combo” nanomedicines can improve the efficacy of chemotherapy by co-delivery of multiple anticancer therapeutics into tumor cells. However, most of the nanomedicines developed up to now can only deliver drugs into cells and the drug distribution within the cell cannot be controlled. Specially, many anticancer drugs face the problem of decreased therapeutic efficacies because they cannot be delivered directly into the nucleus to function. In this project, we plan to construct dual-anticancer nanomedicines who can accumulate significantly in the nucleus, by conjugating of drugs whose targets locate within the nucleus (Doxorubicin/ Chlorambucil/ Mitoxantrone) with Cisplatin via self-assembled short peptides. By changing the drug molecules and the self-assembling conditions, we can obtain nanomedicines with different morphologies and surface properties. We will study the preparation methods of nanomedicines systematically, test their nuclear accumulation properties and evaluate their anticancer efficacies both in vivo and in vitro, and investigate the probable factors (morphology, surface property, drug proportion and so on) that may affect the nuclear accumulating ability. We envision that this project could not only provide new ideas for developing nanomedicines, but also offer new strategies for combination chemotherapy.

多药联合的纳米药物能够同时将多个抗癌药物递送到同一肿瘤细胞，提高化疗效果。然而，目前大部分纳米药物仅能够将药物递送到细胞内，无法控制他们在细胞内的分布，导致某些抗癌药物无法有效入核，极大影他们的疗效。本项目基于前期实验结果，拟将作用靶点在细胞核的抗癌药物（阿霉素、苯丁酸氮芥和米托蒽醌等）与顺铂通过自组装短肽相连接，改变药物分子类型和调控自组装条件，获得具有不同形貌和表面性质并且能够在癌细胞核内大量聚集的双抗癌纳米药物。同时拟系统研究纳米药物的可控制备方法、验证其核内聚集效应以及在体内外的抗肿瘤效果，归纳总结纳米药物形貌、表面性质、药物组成等因素与核内聚集效应的规律。本项目的顺利实施，有助于为纳米药物的设计提供新的思路和方法，为肿瘤的联合化疗提供新的策略。

基于抗癌药物无法高效入核和亚细胞器分布不可控的科学问题，本项目提出了将疏水抗癌药物与顺铂等金属离子通过自组装短肽相连接，制备能够高效入核或者亚细胞器分布可控的双抗癌纳米药物，用于提高抗癌药物的药效，降低其毒副作用。本项目的主要研究内容为设计与合成基于苯丁酸氮芥，大黄酸，羟基喜树碱，偶氮苯，联二炔和顺铂等抗癌药物-多肽偶联小分子，获得化合物的合成路线。考察这些化合物的自组装能力，得到一系列自组装形成的纳米药物，表征其微观形貌以及理化性质。考察纳米药物在细胞内的分布以及在细胞核内的聚集效应。通过改变自组装方式以及自组装短肽序列等方法，得到药物成分相同但形貌和理化性质不同的纳米药物，研究了这些因素如何影响细胞对纳米药物的摄取率和细胞水平的抑癌药效。以细胞水平实验结果为依据，建立小鼠荷瘤模型，在实验动物体内考察了纳米药物的药效。获得的研究成果包括成功制备一系列基于抗癌药物的小分子自组装纳米药物，验证了其细胞核内聚集效应以及在体内外的抗肿瘤效果，初步摸索出基于多肽和抗癌药物的自组装纳米药物制备方法；在此基础上，研究了可能影响这一类纳米药物在细胞核聚集以及细胞内不同亚细胞器分布的因素，得到纳米药物二级结构以及纳米形貌对药物摄取和细胞内分布影响的初步理论依据，为抗癌纳米药物的设计提供新的思路和方法，为肿瘤的联合化疗提供新的策略。本项目得出的主要结论有：（1）疏水抗癌药物大黄酸与顺铂通过自组装连接后，能够调高药物在细胞核内的分布，提高药效，对顺铂耐药肿瘤起到增敏作用，一定程度上验证了顺铂与疏水抗癌药物自组装纳米药物这一策略的普适性。（2）改变自组装路径和多肽酶催化位点能够影响自组装纳米药物的二级结构和纳米形貌，进一步影响其细胞摄取和药效，具有预组装能力的多肽具有相对最佳的细胞摄取和药效。