我院刘刚教授团队在药物共组装分子设计新策略方面取得新进展

　　

近日，我院刘刚教授团队与香港浸会大学韩伟教授团队、福州大学黄剑东教授团队等提出了一种结合计算和实验的综合新策略，从头开始设计共组装纳米颗粒，用于精准光学成像指导肿瘤的超敏化疗。相关成果以“Molecular Design of Phthalocyanine-Based Drug Coassembly with Tailored Function”为题发表于国际知名学术期刊Journal of the American Chemical Society。该设计策略从选择不易聚集的酞菁衍生物开始，对涵盖各类化疗药物的共组装分子进行计算筛选。为了促进对共组装能力的有效和准确评估，其利用小型系统作为替代品，在所有原子水平上进行自由能计算，并通过增强的采样和统计机制来有效和准确地评估共组装能力。最终的候选物由海洋天然产物阿糖胞苷（CYT）和酞菁PcL组成，该纳米共组装体可以将肿瘤/肝脏的荧光强度比大幅提高21.5倍，并以pH依赖的方式实现更为强劲的抗肿瘤效率。

计算和实验协同从头设计纳米共组装体示意图：通过光谱和电子显微镜筛选水溶性骨架酞菁分子，计算机模拟和实验筛选化疗药物分子，进而构建组装体并揭示组装分子机制。

共组装，特别是基于光敏剂的共组装，已被广泛设计用于解决与实现为肿瘤诊断和治疗的独特挑战。生物诊疗剂（如吲哚青绿、卟啉或酞菁衍生物）以其多功能特性而闻名，主要包括光/声增敏（如荧光成像、光声成像等）和易于掺入（如磁共振成像、组装药物制备等）的能力，在单/多模态成像领域显示出巨大的潜力，被广泛应用于疾病的诊疗应用。同时，药物共组装设计因其易于制备、多功能性能调节和药物成分共递送的优点而受到广泛关注，从而有助于开发具有特定生物功能的共组装体。为了增强染料的生物成像性能，不同的分子（如活性药物成分、聚合物、氨基酸等）已被用于与这些染料形成共组装体，以诱导分子之间聚集状态的变化。该研究基于刘刚教授团队分子影像探针设计与应用的研究基础（Sci. Adv. 2022；Nat. Commun. 2021；J. Am. Chem. Soc. 2018,et al.），构架了共组装药物设计的平台。该研究提出的设计新方法具有潜在的可复制模式，有望为具有定制功能和生物医学应用的共组装纳米药物的设计和开发提供新思路和理论参考。下一步工作目标是扩大酞菁和化疗药物分子筛选的范围，使更广泛、高通量的方法能够更好地满足特定的临床需求。特别是确定“结构-性质”关系时，为设计过程提供更全面的视野，并促进组装分子有效地转化为临床实践。这种方法将有助于开发更加先进的生物材料，并加快临床环境中组装药物的应用。

我院博士后李东（现为集美大学海洋食品与生物工程学院副教授）和北京大学深圳研究生院黄思咏博士为该论文的共同第一作者。我院刘刚教授、博士后林惠荣与香港浸会大学韩伟教授、福州大学黄剑东教授为该论文的共同通讯作者。论文得到国家重点基础研究发展计划（2023YFB3810000）、国家自然科学基金（81925019、82202330、U22A20333、21977011和82302271）、国家博士后创新人才支持计划（BX20220188）等项目的资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c10070