癌症严重威胁人类的生命和健康，是世界范围内最具破坏性的疾病之一。如何实现对肿瘤的有效治疗，提高患者的治愈率和生存质量仍然是全世界急需解决的焦点问题。目前临床上常用的癌症治疗方法依然是手术、放疗和化疗等传统的方法。这些方法中，化疗被认为是最有希望治愈癌症的方法。然而传统的化疗药物在临床应用中仍存在一些缺陷，例如剂量限制性毒性、肿瘤对药物的耐药性等，因此大量的研究集中在寻找新的化疗药物上。从植物中发现的环肽，因其独特新颖的结构和显著的体内外抗肿瘤活性而备受关注。植物环肽是指一类主要由氨基酸以肽键连接形成的环状化合物，其结构新奇多样，分布广泛，并具有良好的生物活性，如抗菌、抗肿瘤和免疫抑制等活性[1]，因此植物活性环肽成为化学家和药学家研究的热点。其中，从茜草科植物次茜草和茜草中分离得到的一系列植物环肽RAs是一类具有强抗肿瘤活性的双环环六肽，其抗肿瘤活性已在多种肿瘤细胞株上得到证实[2]。然而植物环肽的新药研发还面临一些挑战，例如水溶性差、对肿瘤细胞的选择性低等问题[3]。
激活型多功能纳米载药体系可实现植物环肽在肿瘤细胞中的高效靶向输送、定点可控释放、动态示踪等，解决环肽的溶解度低、对正常细胞具有毒副作用、代谢过程不明确等问题。这种智能载药体系在未被刺激物激活时，可以很好的负载药物而不发生泄露，一旦与肿瘤细胞中的酸[4]、硫醇[5]、肿瘤相关的酶[6]或核酸[7]反应后，引发其内部药物的释放，从而选择性的杀死肿瘤细胞而对正常细胞无损伤，大大降低药物的毒副作用。谭宁华教授团队前期利用一种pH敏感的聚合物载体有效地负载了环肽RA-V[8]，并可在肿瘤微酸性的环境中将 RAs 释放出来，初步证实了纳米体系可以将环肽通过内吞作用输送到细胞内，进而对肿瘤进行选择性治疗，这为构建基于植物环肽的纳米诊疗体系提供了良好的研究基础。然而目前将RAs与多功能纳米系统相结合用于肿瘤高效治疗的研究仍有待深入和完善，而且利用RAs对肿瘤进行靶向治疗的研究仍非常欠缺。
由于大多数肿瘤组织处于乏氧的状态，因此乏氧可以作为一种癌症相关的标志性微环境用于触发激活型纳米载体中药物的释放，有效地提高药物的肿瘤细胞选择性，增强疗效。已报道的药物可控释放体系多数是以细胞内pH或还原性物质GSH来介导的，然而以乏氧环境来激活药物释放的纳米治疗体系还为数不多。此外，鉴于肿瘤乏氧问题是限制化疗疗效的一大障碍，设计一种可以在癌细胞内释放化疗药物的过程中同时释放氧气的产氧纳米颗粒对于调控肿瘤乏氧的微环境，克服乏氧引起的多药耐药性，提高药物的抗肿瘤活性等将有十分重要的理论和应用价值。目前，尽管在氧气克服乏氧引起的耐药性及氧疗对癌症的作用方面的研究已经取得一定进展，但是将氧气的释放与化疗过程有机结合起来的纳米载药体系还鲜有报道。
针对以上问题，本课题提出，以肿瘤作为主要的诊疗对象，以生物相容的两亲性聚合物纳米颗粒为载体，负载植物环肽RAs，并通过化学方法将与乏氧还原酶或其他肿瘤标志物特异性反应的基团引入纳米载体中，构建出基于多功能纳米颗粒的肿瘤诊疗体系。该体系不仅可由乏氧触发药物释放来提高药物选择性，而且可根据不同细胞器中不同的微环境来选择不同的触发物刺激纳米载药体系，实现药物在亚细胞水平上的定点释放以及多种药物的程序释放。
拟采用的研究手段：一、负载植物环肽RAs的多功能纳米诊疗颗粒的制备：以生物相容性的两亲性聚合物或树枝状大分子通过疏水自组装形成的胶束作为纳米载体，包埋RAs和激活型小分子荧光探针实现纳米诊疗探针的构建。具体的合成方法可借助乳液溶剂挥发法或溶剂扩散法，即将疏水性的环肽、有机小分子荧光探针和聚合物溶于有机溶剂，再将有机相加入到含表面活性剂的水相中，通过疏水自组装作用构建纳米探针，利用离心或超滤的方法对纳米探针进行纯化。二、多功能纳米颗粒的表征：首先利用透射电镜、动态光散射仪等对合成的纳米颗粒的形貌及性质进行详细的表征；利用荧光光谱仪等仪器对负载于纳米颗粒中的小分子探针的光学性质和对乏氧的响应情况进行检测，并利用透析法测量RAs的负载效率；研究产氧纳米颗粒在生理缓冲溶液、不同种类细胞培养液中的稳定性；绘制不同肿瘤标志物浓度下药物的体外和体内释放曲线。三、纳米诊疗体系在细胞水平的性能分析：选择人结肠癌HTC116细胞、人乳腺癌细胞MCF-7等肿瘤细胞模型,利用MTT、TUNEL细胞凋亡检测等手段检测负载药物后的激活型产氧纳米颗粒对乏氧肿瘤细胞的治疗效果；用蛋白质印迹法研究线粒体破裂前后Cyt C及caspase的变化从而监测环肽RA-V引发肿瘤细胞凋亡的过程。
[1]J. T. Fan.; J. Su.; Y. M. Peng.; Y. Li.; J. Li.; Y. B. Zhou.; G. Z. Zeng.; H. Yan.; N. H. Tan. Rubiyunnanins C-H, cytotoxic cyclic hexapeptides from Rubia yunnanensis inhibiting nitric oxide production and NF-kappa;B activation. Bioorg. Med. Chem. 2010, 18, 8226–8234.
[2]X. Y. Fang.; W. Chen.; J. T. Fan.; R. Song.; L. Wang.; Y. H. Gu.; G. Z. Zeng.; Y. Shen.; X. F. Wu.; N.-H. Tan.; Q. Xu.; Y. Sun. Plant cyclopeptide RA-V kills human breast cancer cells by inducing mitochondria-mediated apoptosis through blocking PDK1-AKT interaction. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2013, 267, 95–103.
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