2017年6月24日
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《德国应用化学》报道我校沈群东教授“仿生厌氧菌纳米囊泡”抗癌研究

最近,化学化工学院沈群东教授课题组在抗癌研究取得进展,作为热点文章(Hot Paper)和封面文章发表在Angew. Chem. Int. Ed. (2017, 56, 2588)。我校博士研究生钱程根和丰培坚为论文并列第一作者。

百余年前,人们意外发现被细菌感染的癌症病人的恶性肿瘤可以被治愈,因而提出了注射细菌治疗癌症的策略。当前将一些特定细菌改造成治疗癌症的新武器也成为抗癌研究的新热点。比如,沙门氏菌具有抗癌效果,可以直接抗击癌细胞。

厌氧细菌只能在低氧分压的条件下生长,如缺氧坏死的组织中。实体肿瘤中存在血管流通受阻和组织坏死的区域,特别有益于厌氧菌生长和增殖,这给运用厌氧菌治疗肿瘤提供了天然的理想方案。但是厌氧菌仅能特异性的入侵和摧毁肿瘤的乏氧区域,而对肿瘤常氧区域的癌细胞作用不大。另外厌氧菌易导致气性坏疽、肉毒中毒等病症,安全问题也是基于厌氧菌的治疗技术用于临床转化的壁垒之一。

沈群东教授和北卡罗莱纳大学教堂山分校与北卡罗莱纳州立大学联合生物医学工程系的顾臻教授受启发于厌氧菌的一些特性,共同研发出一种合成纳米囊泡。它能够模拟厌氧菌的功能,实现靶向递送。这种纳米囊泡在生理氧化还原和氧气平衡条件的细胞中较稳定,一旦用光照打破平衡,将会显示出一系列协同杀伤癌细胞的能力从而来增强抗癌功效。

在这项研究中,厌氧菌仿生纳米囊泡能够在肿瘤的厌氧区域被激活并杀死癌细胞,此外还能在肿瘤中后续制造厌氧微环境,进而触发自身释放药物并激活药物的抗癌能力。制得的纳米囊泡不仅对厌氧环境敏感,还能够通过光动力治疗技术将氧气转变成活性氧物质(ROS),伴随氧气的消耗而不断的产生厌氧环境。纳米囊泡在制造的厌氧条件下继续通过生物还原过程而被“激活”,引起纳米囊泡崩解,释放出运载的药物Tirapazamine,这种生物还原型抗肿瘤药物能在厌氧条件下发生生物还原反应产生大量自由基,进而杀伤癌细胞。将纳米囊泡注射到肝癌动物模型体内后,厌氧菌仿生纳米体系能有效抑制肿瘤生长。研究人员表示:“将会进一步评估该给药体系的长期毒性。”该研究为智能响应药物递送系统的设计提供了新的策略。该厌氧菌仿生囊泡还能潜在用于治疗与乏氧相关的疾病,比如缺铁性中风。

该工作得到国家自然科学基金、长江学者和创新研究团队项目、中国国家留学基金项目以及南京大学优秀博士研究生创新能力提升计划A的支持。

(化学化工学院 科学技术处)