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化学系研究团队开发出新一代平台型药物递送技术有望大幅度降低癌症递送药物治疗成本
发布时间:2017-02-17  阅读次数:0

     近日,化学系黎占亭研究团队、张凡研究组和美国劳伦斯·伯克利国家实验室刘毅研究员合作,利用本实验室创立的超分子有机框架 (Supramolecular Organic Framework, SOF)为载体,成功开发出简化的sof-DDS新技术。研究结果分别以“In situ-prepared homogeneous supramolecular organic framework drug delivery systems (sof-DDSs): overcoming cancer multidrug resistance and controlled release”和“Loading-free supramolecular organic framework drug delivery systems (sof-DDSs) for doxorubicin: normal plasm and multidrug resistant cancer cell-adaptive delivery and release”为题目,在线发表于《中国化学快报》(Chinese Chemical Letters, DOI: 10.1016/j.cclet.2017.01.010; 10.1016/j.cclet.2017.01.005)。论文第一作者分别为化学系博士生田佳和姚池。
    癌症为威胁人类健康的第一大疾病杀手,化药治疗是除手术之外的最重要治疗手段。但化药治疗也面临很多挑战,如会产生各种严重副作用、肿瘤细胞产生耐药性、缺少靶向性及生物利用度低等。很多分子药物水溶性低,也限制了它们的临床应用。药物递送体系(drug delivery system, DDS)可在相当程度上克服上述化疗缺点。因此,用于癌症治疗的DDS研发一直受到学术界和工业界重视。但目前美国FDA批准上市的递送药物总计只有6个,中国只有3个左右,且全是脂质体(liposomal)体系。目前FDA批准的用于癌症治疗的化学药物已有140余个。因此,DDS研发与抗癌新药研发相比严重滞后。另外,目前临床使用的脂质体药物与原药相比,价格都大幅度攀升,提高达4-200倍,不仅严重加大患者的经济负担,也限制了递送型药物为绝大多数普通患者所使用。按市场规模推算,目前我国只有不到1%的患者能够按疗程使用递送药物治疗。因此,发展低成本高效药物递送新技术具有重大的社会效益和广阔的市场。
    研究团队所开发新技术的核心是利用SOF的均相有序纳米孔结构特征,在水中通过非共价键作用驱动,直接把药物吸收到纳米孔内部。由于SOF具有纳米尺度效应,被吸收的药物经静脉注射后,在血液循环中可避免大量流失,并能够通过耐药性癌细胞的屏蔽效应。进入癌细胞后,药物受肿瘤细胞内酸性介质质子化,消除了与SOF的相互作用力,由此可以实现有效释放。对负离子药物培美曲塞(pemetrexed, PMX)和中性药物阿霉素(doxorubicin, DOX)的细胞和动物实验研究表明,SOFs可以克服肿瘤细胞的多药耐药性(multidrug resistance, MDR),与原药相比,IC50 (half maximal inhibitory concentration)值降低5-19倍。 

    目前临床使用的脂质体DDS药物价格高昂,一个主要因素是,药物需要被负载或包埋在脂质体的内部。这一过程如同一个以药物为原料的产率极低的有机反应,后续分离纯化过程复杂,质量控制要求极高,并且部分辅助原料价格昂贵。新的sof-DDS技术省去了上述所有步骤,只需把载体和药物在水中混溶即可使用。构建sof-DDS的有机单体可以从低价原料出发,通过数步反应制备,成本远低于绝大多数化疗药物,因此,这类自组装型的载体提供了未来发展低成本递送药物的新一代技术。另外,sof-DDS为分离式平台,一旦开发成功,可以实现不同药物的递送,也有利于进一步降低成本。
    据悉,本项研究得到国家自然科学基金委、科技部、教育部和上海市科委资助。
 

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