中国药科大学发表新型药物输送技术

最近，来自于中国药科大学、北卡罗拉纳州立大学和北卡罗拉纳大学教堂山分校的一个研究小组，开发出一种新型药物输送技术，用石墨烯片作为“飞毯”，将两种抗癌药有顺序地传递到癌细胞，每种药物靶定细胞的不同部位，在那里它们将是最有效的。研究结果发表在最近的材料科学国际权威刊物《Advanced Materials》。

　　

生物通报道：最近，来自于中国药科大学、北卡罗拉纳州立大学和北卡罗拉纳大学教堂山分校的一个研究小组，开发出一种新型药物输送技术，用石墨烯片作为“飞毯”，将两种抗癌药有顺序地传递到癌细胞，每种药物靶定细胞的不同部位，在那里它们将是最有效的。研究发现，当在人肺癌小鼠模型中进行测试时，与孤立地使用任何一种药物相比，这项技术的表现要更为出色。

研究人员还发现，一种抗癌蛋白（TRAIL），可以作为一种活跃的靶向分子，直接与癌细胞的表面结合，而这之前并没有被证明过。

在这项研究中，研究人员将两种药物——TRAIL和阿霉素（Dox）附着到石墨烯片上。石墨烯是一种二维的碳薄片，只有一个原子的厚度。因为TRAIL在传递到癌细胞外膜上时才最有效，而Dox在传递到细胞核上时最有效，因此研究人员想把药物按顺序进行传递，每种药物击中其发挥最有效作用的细胞部位。

由于药物和石墨烯的分子结构很相似，Dox会与石墨烯物理结合。TRAIL通过称为多肽的一段氨基酸链，结合到石墨烯的表面。

这项研究的共同通讯作者分别为中国药科大学、北卡罗来纳大学教堂山分校的莫然博士和北卡罗来纳大学教堂山分校的顾臻博士。莫然博士2012年获得中国药科大学药剂学专业博士学位，此后在北卡罗来纳大学教堂山分校从事博士后研究员工作，2014年10月获中国药科大学海外高层次人才引进计划，全职回国工作。从事科研工作以来，紧密结合药剂学、材料学、生物医学工程、化学等交叉专业背景的优势，围绕治疗及诊断用“智能纳米药物递送系统”的研究热点，取得了一系列标志性、创新性的重要研究成果。以第一作者或通讯作者已在Nature Communications、Angewandte Chemie International Edition、Advanced Materials和Biomaterials等国际一流专业期刊上发表学术论文12篇，累积影响因子逾120。相关报道：顾臻《Angewandte Chemie》解析新的药物传递方法

本文共同通讯作者、北卡罗来纳大学教堂山分校生物医学工程联合项目教授顾臻（Zhen Gu）博士解释说：“这些富含药物的石墨烯片以溶解状态被引入血液中，然后就像纳米级的飞毯一样穿过血液。”一旦进入血液，这些飞毯就利用“肿瘤会引起邻近血管泄漏”这一事实，通过利用这些漏洞而渗透至肿瘤。

当飞毯开始与一个癌细胞接触时，细胞表面的受体就紧抓住TRAIL。同时，癌细胞表面常见的一些酶会切断TRAIL和石墨烯之间的多肽链。这可让细胞吸收装满Dox的石墨烯，并将TRAIL留在表面上，在那里它开始一个过程来触发细胞死亡。

当飞毯被细胞“吞食”后，细胞内的酸性环境会促进Dox从石墨烯上分离下来，释放它来攻击细胞核。

顾博士说：“我们已经证明，TRAIL本身可以用来将药物输送系统附着到癌细胞上，而不是使用中介材料——这是我们不了解的一些东西。由于石墨烯具有很大的表面积，因此，这种技术提高了我们将TRAIL指定到癌细胞膜上其靶点的能力。”

研究人员在实验室人肺癌小鼠模型中开展了临床前试验，以检测这种飞毯药物输送技术的疗效。与单独使用Dox或TRAIL、或者DOx和TRAIL联合（石墨烯和TRAIL之间的肽类没有被切断）相比，该技术明显更加有效。

顾博士说：“我们正在努力争取资金来支持额外的临床前研究，以确定如何最好地推进这项新技术。”

这些研究结果以“Furin-Mediated Sequential Delivery of Anticancer Cytokine and Small-Molecule Drug Shuttled by Graphene”为题，发表在最近的材料科学国际权威刊物《Advanced Materials》。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Furin-Mediated Sequential Delivery of Anticancer Cytokine and Small-Molecule Drug Shuttled by Graphene
Abstract: A cellular protease (furin)-mediated graphene-based nanosystem is developed for co-delivery of a membrane-associated cytokine (tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand, TRAIL) and an intracellular-acting small-molecule drug (Doxorubicin, DOX). TRAIL and DOX can be sequentially released toward the plasma membrane and nucleus, respectively.