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双靶向NRP1/MDM2 的D肽超分子纳米药物用于肝癌治疗

2024-05-17

参考文献:Zhou Y, Chen Y, Tan Y, et al. An NRP1/MDM2-Targeted D-Peptide Supramolecular Nanomedicine for High-Efficacy and Low-Toxic Liver Cancer Therapy. Adv Healthc Mater. 2021 May;10(9): e2002197. doi: 10.1002/adhm.202002197. (IF= 11.092)

设计思路:

(1)、与常规化疗药物相比,自组装D肽纳米药物具有低毒性、良好的生物相容性、高特异性和对生物分子靶点的亲和力等优点;(2)、D肽通常不渗透细胞膜,限制了其对细胞内靶标的作用;(3)、小鼠双分钟2 (MDM2)是p53的负调控因子,可激活介导细胞周期阻滞和凋亡的靶基因表达。(4)、神经纤毛蛋白-1 (NRP1) 在肿瘤细胞膜上过表达,调控多肽药物的细胞穿透能力。

主要结果:

基于结构的NRP1和MDM2肽虚拟筛选

为了提高对新双靶向肽的识别过程,我们选择高分辨率的NRP1 (NRP1-BD) 的B1结构域和MDM2 (MDM2-PBD)的p53结合结构域的晶体结构,生成NRP1-BD和MDM2-PBD的基于结构的药效团模型。通过综合的虚拟筛选方案,确定了5个肽(称为NMTPs 1 - 5)。

NMTP-5是一个潜在的靶向NRP1和MDM2的肽

为了评价5种多肽与NRP1-BD和MDM2-PBD蛋白的结合能力,我们进行了荧光各向异性分析实验。其中,NMTP-5是针对GST-NRP1-BD蛋白和GST-MDM2-PBD蛋白最有效的肽。对接结果显示,NKTP-3与NRP1-BD以及MDM2-PBD活性口袋在空间结构上十分匹配,能够紧密结合。

NMTP-5具有较强的自组装能力、生物稳定性和细胞吸收性能

NMTP-5的序列中含有一个自组装序列基序D(ZFFY),这使得它具有一定的自组装能力。透射电镜观察NMTP-5的自组装行为,图像显示,NMTP-5自组装形成的纳米纤维的尺寸约为4 nm。24 h后,NMTP-5在小鼠和人血清中的降解率低于20 %,说明NMTP-5具有较强的生物稳定性。

评估NMTP-5的细胞摄取性能。负载异硫氰酸荧光素的NMTP-5 (FITC-NMTP-5)处理SK-Hep-1细胞4 h后,细胞内的荧光强度强于0 h和2 h,表明NMTP-5具有良好的细胞摄取性能。

SK-Hep-1细胞中,NMTP-5通过抑制MDM2和p53的相互作用激活p53信号

结果显示NMTP-5抑制SK-Hep-1细胞内源性MDM2和p53蛋白的相互作用。并且, NMTP-5上调SK-Hep-1细胞中p53蛋白水平和p53靶基因的mRNA水平。在SK-Hep-1细胞中,NMTP-5通过抑制MDM2和p53的相互作用激活p53信号通路。

NMTP-5对SK-Hep-1细胞来源的异种移植物具有较强的抗癌作用

NMTP-5具有较强的体内抗癌活性,且无明显的不良副作用。

结论:

我们成功开发了一种有效的以NRP1/ mdm2为靶点的D肽超分子纳米药物NMTP-5,该药物具有良好的生物稳定性、细胞摄取性能和抗癌效果。NMTP-5的抗癌机制简述为NMTP-5在水溶液中自组装成纳米纤维,NMTP-5通过靶向NRP1进入癌细胞胞质后,通过干扰MDM2-p53相互作用激活p53信号,诱导细胞死亡。对于早期或进展期患者,在确定新鲜切除的癌组织中NRP1和MDM2的基因型和表达水平后,过表达NRP1和MDM2且携带野生型p53的患者将受益于NMTP-5的应用。