近期,北京理工大学黄渊余课题组在小干扰核酸(siRNA)和光动力疗法(PDT)联合治疗肝癌方面取得新进展,相关研究成果以“ROS-Activatable siRNA-Engineered Polyplex for NIR-Triggered Synergistic Cancer Treatment”为题发表在顶级期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》(IF=8.758)上。该工作第一作者为北京理工大学博士研究生张萌洁,通讯作者为北京理工大学黄渊余研究员。
作为RNA干扰(RNAi)的主要类型,小干扰RNA(siRNA,小核酸)是未来生物制药领域的新兴代表性技术之一。目前全球已有3种siRNA药物获批上市(Onpattro、Givlaari、Oxlumo)。但siRNA药物需要进入到细胞质才能发挥作用,如何高效入胞、并进一步高效从内涵体中逃逸到细胞质,是十分重要而挑战的科学问题。光动力疗法(PDT)是指利用光敏药物和激光治疗特定疾病的一种新方法。在氧气存在的情况下,用特定波长照射病变部位,能选择性地使病变组织的光敏药物活化,在此过程中产生的活性氧(ROS)可对目标组织及细胞进行杀伤,实现治疗。同时,有研究表明ROS可提高细胞膜和内涵体膜的通透性,这将有利于siRNA药物入胞和内涵体逃逸。
图1 PPTC/siRNA作用机制示意图及研究思路
基于以上考量,该研究设计了一种聚乙二醇(PEG)修饰、ROS响应的阳离子聚合物PPTC,该阳离子聚合物可高效负载抗RRM2基因的siRNA药物,形成稳定、均一的PPTC/siRRM2纳米药物体系。RRM2是一种脱氧核糖核酸酶还原亚基,与多种癌症的发生发展密切相关,沉默RRM2可促进肿瘤细胞发生凋亡。该复合物进入到细胞后,在近红外光的照射下能有效降解聚合物、产生ROS,ROS可破坏内涵体膜、促进内涵体逃逸,同时破坏细胞膜使肿瘤细胞发生凋亡。而进入胞质的siRNA抑制RRM2的表达,可有效阻止癌细胞增殖,从而从“促凋亡、抑增殖”双角度实现协同抗肿瘤治疗(图1)。
图2 PPTC/siRNA复合物在细胞水平的效应和机制研究
研究人员首先在肝癌细胞上转染该小核酸药物体系,激光共聚焦显微镜(Confocal)结果显示,该体系可高效进入到细胞中;且相比于未光照组,经光照处理后,siRNA的内涵体逃逸效率得到有效提高(图2A)。生物电镜(BioTEM)的研究证明,该体系经光照后产生的ROS,可有效提高细胞膜通透性,并对肿瘤细胞进行杀伤(图2B)。
图3 PPTC/siRNA在CDX和PDX肿瘤模型中的药效研究
进一步,研究人员在小鼠上分别建立了肝癌细胞系异种移植的CDX模型(图3A-C)和肝癌患者癌组织异种移植的PDX肿瘤模型(图3D-F)。研究表明,在这两种肿瘤模型中,PPTC/siRNA药物体系均可有效抑制肿瘤生长,促进癌细胞凋亡。值得注意的是,数据证明该药物体系表现出良好的光动力与siRNA治疗协同效应,相比于单独使用siRNA或单独进行光照处理,二者联合可显著提高RRM2的基因沉默效率,提升小鼠肿瘤生长的抑制效果(图3A-B)。同时,该复合物在细胞和动物体内都展现出了良好的安全性。
该工作为如何提高siRNA药物的递送效率(进入靶细胞、逃出内涵体到达胞质)提供了新思路,并为近红外光触发的小核酸药物和光动力协同抗肿瘤治疗提供了示例。
作者简介:
黄渊余,北京理工大学研究员、课题组长、博士生导师。研究兴趣主要围绕核酸技术与药物展开。目前在Nano Today、Adv Funct Mater、Nano Lett、Biotechnol Adv等期刊发表SCI论文50余篇;其中第一或通讯作者论文30余篇,含IF>10论文13篇、ESI高被引论文3篇。著述专著6章、中文教材1部;申请专利6件,含授权PCT专利2件。先后主持国家自然科学基金等项目10余项。入选北京市科技新星(2020)、北京市科协先进工作者(2020)等荣誉。是中国生物物理学会纳米生物学分会秘书长、理事,另4个学会理事或委员,及多个期刊编委。
论文详情:
Mengjie Zhang, Yuhua Weng, Ziyang Cao, Shuai Guo, Bo Hu, Mei Lu, Weisheng Guo, Tongren Yang, Chunhui Li, Xianzhu Yang, and Yuanyu Huang*. ROS-Activatable siRNA-Engineered Polyplex for NIR-Triggered Synergistic Cancer Treatment. ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 32289?32300.
教师主页:http://arims.bit.edu.cn/xzdw/qnggjs/tbyjy/178349.htm
论文链接:https://dx.doi.org/10.1021/acsami.0c06614
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
北理工在光动力协同小核酸药物抗肿瘤方面取得进展
本站小编 Free考研考试/2021-12-21
相关话题/药物 细胞 肿瘤 论文 北京理工大学
北理工博士生荣获“中国图象图形学学会优秀博士学位论文奖”
12月8日,“中国图象图形学学会优秀博士学位论文奖”评选结果公布,学会共评选出10篇CSIG优秀博士学位论文奖,授予在图像图形及其相关领域的基础理论或应用研究中取得重要成果或在关键技术或应用技术创新等方面成果显著的博士学位论文作者,北京理工大学光电学院李佳男博士获奖。李佳男的博士学位论文课题瞄准国际 ...北京理工大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-21北理工博士毕业生何威俊、王琛分获全国一级学会“中国技术经济学会”与“管理科学与工程学会”优秀博士学位论文奖
何威俊(左二)获2020年中国技术经济学会优秀博士论文奖 近日,“中国技术经济学会第二十七届学术年会”与“管理科学与工程学会2020年会暨第十八届中国管理科学与工程论坛”分别在成都和太原召开。两个会议期间,分别揭晓了“2020年中国技术经济学会优秀博士论文奖”与“2020年管理科学与工程学会优秀博 ...北京理工大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-21北理工学子荣获2020 ICGNC李明最佳论文奖
日前,北理工宇航学院研究生闭昌瑀在2020年国际制导、导航与控制学术会议上发表的论文“Event-triggeredFormationControlforMulti-agentSystemsUsingTerminalSlidingModeMethod”荣获李明最佳论文奖。 国际制导、导航与控制学术 ...北京理工大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-21《中国科学:物理学 力学 天文学》出版北京理工大学80周年校庆力学与物理专辑
为庆祝北京理工大学建校八十周年,《中国科学:物理学力学天文学》特别出版了北京理工大学八十周年校庆力学与物理专辑。该专辑由7篇评述论文和5篇研究论文组成,从新型拓扑相与拓扑量子功能材料、光子结构材料设计与光量子调控、等离子体与软凝聚态物理以及压缩感知理论在量子精密测量与微弱信号探测等方面应用介绍了我校 ...北京理工大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-21北理工团队论文获欧洲信号处理学会2020年度最佳论文奖
近日,北京理工大学计算机学院刘利雄副教授、硕士生化毅、赵清杰教授、黄华教授(通讯作者)与美国德州大学澳斯汀分校AlanConradBovik教授合作的论文《Blindimagequalityassessmentbyrelativegradientstatisticsandadaboostingneu ...北京理工大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-21北理工科研团队发表的高被引(ESI)论文被归入Computer Science领域同一出版年最优秀的前1%之列
根据WebofScience中EssentialScienceIndicators的数据,我校光电学院许廷发教授科研团队发表的SCI论文成为ESI数据库的高被引论文,这一数据表明根据对应领域和出版年中的高引用阈值,到2020年1月/2月为止,该篇论文受到的引用次数已将其归入ComputerScien ...北京理工大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-21北京理工大学在Chem. Rev.上发表《锂离子电池及电池新体系的可持续回收技术:挑战和未来前景》综述文章
新能源汽车、大规模储能等新兴技术的应用和需求,使得对发展高性能二次电池所需的电极材料、电解质和隔膜等越发重视,却忽视了锂离子电池(LIBs)和下一代可充电电池的资源再生和循环利用对产业可持续发展的重要性。鉴于退役动力电池的环境危害性和资源化价值的双重属性,在大力开发电池系统时应考虑电池的回收利用。然 ...北京理工大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-21北理工谢静教授在Nature上发表锕系金属让芳香性/反芳香性共存的合作论文
近日,北京理工大学化学与化工学院引进的特立青年****谢静教授在《Nature》杂志上合作发表题为“Actinide2-metallabiphenylenesthatsatisfyHückel’sRule”(符合“休克尔定律”的锕系金属取代亚联苯化合物)的文章(Nature2020,578,563- ...北京理工大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-21北理工黄渊余课题组在《Biotechnology Advances》发表mRNA疗法综述论文
近日,北京理工大学前沿交叉科学研究院黄渊余研究员课题组在生物领域顶级期刊《BiotechnologyAdvances》(IF="12.831)发表了题为《Thechallenge"andprospectofmRNAtherapeuticslandscape》的综述论文,系统总结了mRNA疗法的基本原 ...北京理工大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-21北理工黄佳琦课题组在《ACS Energy Letters》上发表固态金属锂负极枝晶生长机理综述论文
近日,北京理工大学前沿交叉科学研究院黄佳琦课题组详细总结了固态电解质中金属锂枝晶的生长机理,该研究探讨了聚合物和无机固态电解质中的枝晶生长模式,分析了现有的枝晶抑制策略存在的问题,并展望了固态电解质中抑制锂枝晶的下一步研究重点。该研究成果以《ControllingtheDendriteGrowthi ...北京理工大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-21