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Angew. Chem. :可由红细胞递送的四价铂前药以提高铂药的体内循环时间与肿瘤聚集量

虽然铂类抗癌药在治疗多种类型的癌症患者时取得了重大成功,它们的抗癌效果常常因其在体内循环时间短和在肿瘤聚集量低而得到限制。例如,卡铂在人体血液中的半衰期仅为1.1 – 2小时。因此,开发新型具有长循环时间和高肿瘤聚集量的铂类抗癌试剂具有重要临床应用价值。近来年,四价铂前药引起广大学者的关注。四价铂前药的惰性降低了其在体内循环过程中对正常组织器官的毒副作用,而在进入癌细胞后可被还原成高活性的二价铂从而杀灭癌细胞。并且,四价铂的轴向位置很适合引入不同的活性基团以调整铂类抗癌试剂的生物活性。


红细胞具有很长的生命周期,且不会引起自身免疫反应,一直以来被认为是良好的药物载体以提高药物的循环时间,从而促进药物进入到肿瘤组织中。近日,香港城市大学化学系的朱光宇教授及其学生姚后宗博士与深圳大学药学院的王志刚助理教授合作,在卡铂前药的轴向位置修饰了一种能自动结合到红细胞上的多肽(ERY1),生成了第一个可结合到红细胞表面以提高其循环时间和肿瘤聚集量的小分子四价铂前药ERY1-Pt(IV)。 

图1. 四价铂前药ERY1-Pt(IV)的体内作用示意图。

多肽偶联的四价卡铂前药ERY1-Pt(IV)可逐渐被还原剂抗坏血酸钠还原成活性药卡铂;还原速率为250 ± 79 nM / h。有趣的是,在另一种还原剂谷胱甘肽(GSH)的存在下,ERY1-Pt(IV)不会被还原,而是与GSH发生逆迈克尔加成反应,生成原始的ERY1多肽;该反应的反应速率为2.15 ± 0.05 μM / h。

图2. 卡铂、化合物2和ERY1-Pt(IV)的化学结构式。

体外实验表明,与对照化合物Cou-MIS-Pt(IV)明显不同的是,香豆素荧光标记的Cou-ERY1-Pt(IV)可以有效地结合到小鼠红细胞表面。ERY1-Pt(IV)与红细胞结合的平衡解离常数(Kd)为63.3 ± 9.1 nM,也证明了ERY1-Pt(IV)对小鼠红细胞的高亲和力。进一步体内试验表明,卡铂在小鼠体内循环的半衰期仅为1.14 ± 0.55小时,而ERY1-Pt(IV)的半衰期为21.07 ± 2.87小时;与卡铂相比,其半衰期提高了18.5倍。而且ERY1-Pt(IV)在肿瘤中的聚集量也比卡铂提高了7.7倍。

图3. ERY1-Pt(IV)结合到红细胞上以提高体内循环半衰期和肿瘤聚集量。

最后,小鼠乳腺癌肿瘤模型实验证实,将ERY1-Pt(IV)经尾静脉注射到小鼠体内后,与卡铂和不含ERY1多肽的化合物2相比,ERY1-Pt(IV)能更有效地抑制小鼠肿瘤的生长。而且,ERY1-Pt(IV)对小鼠主要器官和体重无明显影响,证明了ERY1-Pt(IV)的安全性。


总而言之,该研究提供了一种以红细胞为载体的前药策略来提高铂类药物的体内循环时间、肿瘤聚集量和抗肿瘤效果。该策略也可以拓展用于其他类型可由红细胞递送的金属药物的研发。

文信息

Enhancing Circulation and Tumor Accumulation of Carboplatin via an Erythrocyte-Anchored Prodrug Strategy

Houzong Yao,[+] Zhigang Wang,*[+] Na Wang, Zhiqin Deng, Gongyuan Liu, Jianghong Zhou, Shu Chen, Jiahai Shi, and Guangyu Zhu*


朱光宇课题组网站:

http://www.zhulab.com


注:朱光宇课题组及王志刚课题组招聘生物无机化学、药物化学、化学生物学、有机化学相关背景的博士后,有意者请联系。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202203838


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