- Dong L, Deng X, Li Y, et al. Stimuli-Responsive mRNA Vaccines to Induce Robust CD8+ T Cell Response via ROS-Mediated Innate Immunity Boosting. J Am Chem Soc. Published online July 2, 2024. doi:10.1021/jacs.4c04331
mRNA疫苗在传染病预防和癌症免疫治疗中具有重要意义。然而,安全有效地利用先天免疫来刺激强大且持久的适应性免疫保护是至关重要但具有挑战性的。在这项研究中,我们合成了一系列具有刺激响应性的双价可离子化脂质(srBiv iLPs),这些脂质具有对酯酶、H2O2、细胞色素P450、碱性磷酸酶、硝基还原酶或GSH响应的智能分子模块,旨在利用生理信号触发快速脂质降解,促进mRNA翻译,并通过ROS介导的增强作用引发强大的抗肿瘤免疫。
- Hu X, Chi H, Fu X, et al. Tunable Multivalent Aptamer-Based DNA Nanostructures To Regulate Multiheteroreceptor-Mediated Tumor Recognition. J Am Chem Soc. 2024;146(4):2514-2523. doi:10.1021/jacs.3c10704
细胞表面蛋白(CSPs)在包括营养物质运输、信号传导、细胞间通信和免疫反应等各种生物过程中发挥关键作用。因此,它们作为药物发现和疾病治疗(包括小分子抑制剂、抗体、嵌合抗原受体T(CAR-T)细胞等)的目标具有巨大潜力。值得注意的是,大多数CSPs在质膜上分布不均,并在动态纳米尺度上以多价方式产生显著效应,这意味着它们的相互作用和功能通常涉及复杂的分子排列和多重结合事件。此外,多价识别也被探索用于治疗应用。例如,双价抗体和具有丰富靶向配体的纳米颗粒已被证明是抑制肿瘤生长的有前途的方法。在这项工作中,我们在基于DNA折纸的纳米结构上安装了多价适配体,通过调整适配体种类、价、模式和折纸几何形状来精确调控靶向肿瘤识别。
- Liu R, Liu Z, Chen M, Xing H, Zhang P, Zhang J. Cooperatively designed aptamer-PROTACs for spatioselective degradation of nucleocytoplasmic shuttling protein for enhanced combinational therapy. Chem Sci. 2023;15(1):134-145. Published 2023 Nov 29. doi:10.1039/d3sc04249a
- An K, Deng X, Chi H, et al. Stimuli-Responsive PROTACs for Controlled Protein Degradation. Angew Chem Int Ed Engl. 2023;62(39):e202306824. doi:10.1002/anie.202306824
蛋白降解靶向嵌合体(PROTACs)代表了一种有前途的治疗方式,用于解决药物发现中的难以成药和耐药问题。然而,潜在的靶向毒性在临床上仍然具有挑战性。我们开发了一种通用的笼合策略,合成了一系列具有多种分子模块的刺激响应型PROTACs(sr-PROTACs),这些分子模块具有强大且可切割的连接子,呈现出在调控蛋白降解过程中的“开启”特性。通过利用病理学线索,如升高的ROS、磷酸酶、H2S或缺氧,以及外部触发因素,如紫外线、X射线或生物正交试剂,我们实现了原始PROTACs的位点特异性激活和无痕释放,通过去笼和随后的自毁性切割,实现了选择性摄取和受控的蛋白降解。体外研究表明,两种含磷酸和氟笼的sr-PROTACs表现出高溶解度和长时间的血浆暴露,在肿瘤中过度表达的磷酸酶或低剂量X射线照射下特异性激活,导致有效的蛋白降解和显著的肿瘤缓解。随着更多反应性生物标志物从临床实践中被筛选出来,我们的笼合库可以提供一种通用工具,用于设计可激活的PROTACs、前药、抗体药物偶联物以及用于个性化治疗、组织工程或再生医学的智能生物材料。
- Chen Y, Gu L, Ma B, et al. Photoactivatable metal organic framework for synergistic ferroptosis and photodynamic therapy using 450 nm laser[J]. Chemical Engineering Journal, 2023, 454: 140438. doi: 10.1016/j.cej.2022.140438
- Zhang P, Gao D, An K, et al. A programmable polymer library that enables the construction of stimuli-responsive nanocarriers containing logic gates. Nat Chem. 2020;12(4):381-390. doi:10.1038/s41557-020-0426-3
含有逻辑门的刺激响应型生物材料在检测和响应病理标志物方面具有巨大的潜力,可以作为临床治疗的一部分。然而,一个主要障碍是缺乏一个通用系统,能够轻松组装不同的配体响应单元,形成可编程纳米设备,用于先进的生物计算。为此,我们通过在具有相似结构和反应性的构建模块中包含响应单元,开发了一种可编程聚合物库。利用这些聚合物,我们开发了一系列具有分层结构的智能纳米载体,这些结构中包含与自毁性基元连接的逻辑门。设计以疾病生物标志物为输入,我们的逻辑设备在体外和体内表现出多种治疗剂(包括激酶抑制剂、药物和短干扰RNA)的位点特异性释放。我们期望这一“即插即用”平台将扩展到智能生物材料工程,用于治疗递送、精准医学、组织工程和干细胞治疗。
- Yang L, Sun H, Liu Y, et al. Self-Assembled Aptamer-Grafted Hyperbranched Polymer Nanocarrier for Targeted and Photoresponsive Drug Delivery. Angew Chem Int Ed Engl. 2018;57(52):17048-17052. doi:10.1002/anie.201809753
- Li L, Jiang Y, Cui C, et al. Modulating Aptamer Specificity with pH-Responsive DNA Bonds. J Am Chem Soc. 2018;140(41):13335-13339. doi:10.1021/jacs.8b08047
- Zhang P, Wang Y, Lian J, et al. Engineering the Surface of Smart Nanocarriers Using a pH-/Thermal-/GSH-Responsive Polymer Zipper for Precise Tumor Targeting Therapy In Vivo. Adv Mater. 2017;29(36):10.1002/adma.201702311 IF: 27.4 Q1 . doi:10.1002/adma.201702311
纳米载体的表面化学在调节细胞内化和提高体内化疗递送效率方面起着至关重要的作用。受蛋白质改变其构象以介导功能的能力启发,开发了一种pH/热/谷胱甘肽响应型聚合物拉链,该拉链由细胞穿透性聚(二硫化物)和具有胍基/磷酸酯(Gu+/pY-)基团的热敏性聚合物组成,能够时空调控纳米载体的表面组成,以实现精确的肿瘤靶向和高效的药物递送。表面工程使纳米载体在血液循环中保持未被检测到的状态,有利于在肿瘤部位的被动积累,在酸性微环境和光热加热的作用下打破pY-/Gu+结合并破裂拉链,从而暴露穿透性外壳,通过反离子/硫醇/受体介导的内吞作用增强细胞摄取。体内研究表明,通过按需操控表面状态,纳米载体表现出更长的血液循环时间,最小化在正常器官中的摄取和药物泄漏,并在肿瘤部位增强积累和高效药物释放,大大抑制肿瘤生长,仅对正常组织造成轻微损伤。
- Zhang P, Wang C, Zhao J, et al. Near Infrared-Guided Smart Nanocarriers for MicroRNA-Controlled Release of Doxorubicin/siRNA with Intracellular ATP as Fuel. ACS Nano. 2016;10(3):3637-3647. doi:10.1021/acsnano.5b08145
- Cao JT, Zhang PH, Liu YM, Abdel-Halim ES, Zhu JJ. Versatile Microfluidic Platform for the Assessment of Sialic Acid Expression on Cancer Cells Using Quantum Dots with Phenylboronic Acid Tags. ACS Appl Mater Interfaces. 2015;7(27):14878-14884. doi:10.1021/acsami.5b03519
- Zhang P, He Z, Wang C, et al. In situ amplification of intracellular microRNA with MNAzyme nanodevices for multiplexed imaging, logic operation, and controlled drug release. ACS Nano. 2015;9(1):789-798. doi:10.1021/nn506309d
- Zhang P, Cheng F, Zhou R, et al. DNA-hybrid-gated multifunctional mesoporous silica nanocarriers for dual-targeted and microRNA-responsive controlled drug delivery. Angew Chem Int Ed Engl. 2014;53(9):2371-2375. doi:10.1002/anie.201308920
设计一种理想的药物递送系统,具有靶向识别和零早期释放,尤其是受专属内源性刺激触发的受控和特定释放是一个巨大的挑战。故开发出一种可追踪的适配体靶向药物纳米载体,该纳米载体是通过用可编程DNA杂交物封闭介孔硅涂层量子点制得的,药物释放由miRNA控制。一旦通过适配体介导的识别和内吞作用将纳米载体递送到HeLa细胞中,过表达的内源性miR-21就会通过与DNA杂交物的竞争性杂交作为独特的钥匙解锁纳米载体,从而导致HeLa细胞的持续致死性。如果筛选出仅在特定病理细胞中表达的微RNA,将化疗和基因治疗相结合,应能为人类疾病的靶向和个性化治疗铺平道路。
- Zhang PH, Cao JT, Min QH, Zhu JJ. Multi-shell structured fluorescent-magnetic nanoprobe for target cell imaging and on-chip sorting. ACS Appl Mater Interfaces. 2013;5(15):7417-7424. doi:10.1021/am401740a
【授权专利】
1.用于递送活性成分的脂质分子及其组合物的制备和应用;ZL 202210829701.0;谭蔚泓,张鹏晖,李岩,邓旭倩,符婷,谢斯滔,甘绍举,刘湘圣,程明,逯良伟。
2.一种双价可电离脂质化合物、组合物及其应用;ZL 202210159490.4;谭蔚泓,张鹏晖,李岩,邓旭倩,符婷,谢斯滔,甘绍举。