多级全身性胞质蛋白递送用于肿瘤治疗

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1、多级全身性胞质蛋白递送用于肿瘤治疗蛋白质疗法在癌症等各种疾病中已显示出巨大的潜力，但目前的应用主要局限于血管或细胞外区域的靶点。血浆清除速度快、肿瘤部位输送不足、细胞膜通透性低、内涵体捕获等障碍阻碍了它们在肿瘤治疗中的广泛应用。 针对蛋白质对细胞膜穿透性差的问题，人们提出了纳米粒子(NP)递送和细胞穿透肽(CPP)共轭结合等策略。CPPs是大分子细胞质传递的一个重大突破，因为它们具有跨越细胞膜的能力。CPPs与蛋白质的结合可增加细胞的吸收和胞质转运。为保证转运活性，富含精氨酸的CPPs通常需要6个或6个以上的胍基。然而，大量带正电的胍基也可能导致相当大的细胞毒性。此外，它们在

2、体内的治疗作用可能会受限，主要是由于体内稳定性，缺乏细胞和组织特异性，以及非最佳的药代动力学。因此对蛋白质递送来说，具有长循环性、深层肿瘤组织穿透性和足够安全的胞浆转运能力是有效治疗实体肿瘤的关键。 基于以上背景，来自哈佛医学院的施进军教授研究团队报道了一种蛋白递送策略：将四胍基(TG)修饰的蛋白包封进肿瘤微环境(TME)pH响应的纳米颗粒（NPs）中，树枝状TG分子与模型蛋白皂草素(Saporin，是从石碱草的种子提取出来的一种单链核糖体失活蛋白,进入细胞后可选择性地作用于真核细胞的核糖体和原核细胞裸露的rRNA使其脱嘌呤,从而抑制蛋白质的合成，最终使目标细胞死亡)偶联，如

3、此一来该蛋白只含有四个胍基，可以在不诱导细胞毒性的情况下促进蛋白质的胞质传递。体外实验表明，TG-S结合物在A549细胞中具有良好的胞质传递能力，在三维肿瘤球体模型中具有较深的肿瘤穿透性。pH响应NPs是由两亲性聚合物组成的，包括mPEG的亲水段和聚2-(六亚甲基亚胺)甲基丙烯酸乙酯(PHMEMA)的疏水段。在酸性环境中，该NPs被质子化从而使亲水性增强。mPEG-PHMEMANPs在pH6.5时迅速释放蛋白质结合物，释放的TG-S在体外对肺癌细胞具有类似的肿瘤球体穿透作用和较强的抗肿瘤作用。与游离TG-S相比，聚乙二醇化的聚合物NPs延长了皂草素的全身循环肿瘤蓄积明显增加，

4、对A549肿瘤的体内生长有明显的抑制作用。Fig1Fig2  FluorescentimagesofA549cellsincubatedwithfreeGFP(A),freeTG-GFP(B),andTG-GFP-loadedNPsatpH7.4(C)or6.5(D)for0.5or2h,asmeasuredbyCLSM.Fig 3  (A−D)FluorescentimagesofA549tumorspheroidincubatedwithsaporin(A),TG-S(B),andTG-SNPsatpH7.4(C)or6.5(D)for2,4,or8h,asmeasure

5、dbyCLSM.ThesaporinproteinwasconjugatedtoCy5.5forfluorescenceimaging.(E,F)FluorescenceimagesofA549tumorspheroidincubatedwithFAM-labeledTG-S(green)andCy5.5-labeledTG-SNPs(red)atpH7.4(E)or6.5(F)for2h,asmeasuredbyCLSM.