南京大学蒋锡群教授团队特约论文：长循环双靶向重组蛋白药物偶联体用于抗肿瘤治疗
南京大学蒋锡群教授团队特约论文：长循环双靶向重组蛋白药物偶联体用于抗肿瘤治疗
南京大学蒋锡群教授团队设计合成了长循环双靶向重组蛋白药物偶联体RPDC-L，通过将白蛋白结合域与anti-HER2纳米抗体、整合素αvβ3的多肽配体融合表达，并通过酸响应腙键连接子偶联化疗药物阿霉素，以实现更好的肿瘤靶向治疗效果。
靶向治疗是近年来发展迅速的抗肿瘤方式之一，其中双特异性靶向治疗药物通过靶向两种不同的抗原分子或同一种抗原的不同表位，增强对肿瘤细胞的识别。双特异性靶向治疗药物组成形式多样，从传统单克隆抗体到具备抗原结合能力的活性多肽，均可用于设计构建双靶向重组蛋白药物。双靶向治疗药物可以实现单一靶向药物无法达到的功能，为发展新型抗肿瘤药物提供了巨大的发展空间。近年来尺寸较小的抗体片段受到越来越多的关注。其中，纳米抗体来自重链抗体的可变区域，分子量约15 kDa，是单克隆抗体分子量的1/10，但其保留了重链抗体完整的抗原结合力，而且组织穿透能力好、结构稳定、容易进行多价靶向药物的开发，在肿瘤的检测和治疗方面有着广泛的应用。然而，较小尺寸的纳米抗体，在体内容易快速地被肾组织清除，体内循环时间较短，严重限制了该类药物的疗效发挥。
最近，南京大学蒋锡群团队设计合成了长循环双靶向重组蛋白药物偶联体RPDC-L，将白蛋白结合域与anti-HER2纳米抗体、整合素αvβ3的多肽配体RGD融合表达制备了长循环双靶向重组蛋白，并通过酸响应腙键连接子偶联化疗药物阿霉素，制备了长循环双靶向重组蛋白药物偶联体。如图1所示，anti-HER2纳米抗体和RGD多肽提供肿瘤靶向功能；白蛋白结合域通过结合血液中的白蛋白，赋予药物较长的体内循环时间；化疗药物阿霉素通过酸响应聚乙二醇-腙键连接子与重组蛋白偶联，在微酸性的肿瘤微环境中通过pH响应性释放，进行肿瘤杀伤。
图1 长循环双靶向重组蛋白药物偶联体RPDC-L中白蛋白结合域赋予药物较长的体内循环时间，双重靶向作用提升药物对肿瘤组织的特异性，酸响应连接子的设计使得药物在微酸性的肿瘤组织响应释放。白蛋白结合域的融合表达，可以提升RP-L在小鼠血液中的暴露水平和促进药物在肿瘤组织累积。如图2(a)，通过非房室模型计算得出，RP-L和RP-S的半衰期时间分别为 20.5 h和13.57 h。相比RP-S，RP-L的体内循环时间增加到了1.51倍。图2(b)显示了各组的曲线下面积，RP-L 组的曲线下面积是 241.29(0-t)，是 RP-S 组(74.76(0-t))的3.23倍，进一步证实白蛋白结合域的引入显著提升了血清中的有效蛋白浓度，这将有利于提升药物在长循环过程中累积到肿瘤部位。进一步探究游离药、RPDC-S和RPDC-L在HeLa异种移植瘤荷瘤小鼠中的体内分布情况。如图2(c)所示，在给药12 h以后，游离药在瘤内累积量很低，几乎检测不到。RPDC-L在瘤内的富集量最高，为6.1% ID/g，是RPDC-S (3.7% ID/g)的1.6倍，说明白蛋白结合域的融合可以改善药物在肿瘤组织的累积，这将有助于提升抗肿瘤效果。
图2 药代动力学和体内生物学分布研究 (a)RPDC-S和RPDC-L在小鼠血液的药代动力学曲线；(b)由图2a计算得到的曲线下面积；(c)游离药DOX、RPDC-S和RPDC-L在HeLa异种移植瘤荷瘤小鼠的体内生物学分布。使用宫颈癌HeLa细胞建立BALB/C裸鼠的皮下异种移植瘤模型，评价重组蛋白药物偶联体RPDC-S和 RPDC-L的抗肿瘤活性。抗肿瘤时间线如图3(a)所示。如图3(b)，游离药不能有效抑制肿瘤组织的生长，相反地，RPDC-S和RPDC-L均表现出显著的抗肿瘤活性。在抗肿瘤治疗的第15天，RPDC-S和RPDC-L组的肿瘤抑制率分别为52.3%和78.4%。再分别将肿瘤组织取出称重，结果如图3(c)所示，RPDC-L治疗组的肿瘤组织的平均重量最轻，只有65.2 mg，分别为saline、DOX 和 RPDC-S 组的 22.5%、23.2% 和43.9%。在治疗过程中，RPDC-S 和 RPDC-L 组小鼠的体重稳定，图3(e)，说明两种药物的生物安全性较好。
图3 抗肿瘤活性研究 (a)抗肿瘤研究时间线；(b)各治疗组肿瘤体积变化曲线；(c)第15天各治疗组肿瘤组织的平均重量；(d)第15天各治疗组肿瘤组织拍照；(e)各治疗组小鼠体重变化曲线。
该研究设计合成的长循环双靶向重组蛋白药物偶联体，对改善药物的体内循环时间，增强药物的肿瘤组织递送效率，提升抗肿瘤效果，提供了一条方案。
该工作以研究论文形式即将在《高分子学报》2025年印刷出版。论文第一作者为南京大学博士后袁洋，通讯作者为蒋锡群教授、陈伟芝助理教授。
引用本文：
袁洋, 蒋惠忆, 陈伟芝, 蒋锡群.长循环双靶向重组蛋白药物偶联体用于抗肿瘤治疗.高分子学报,doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24189Yuan, Y.; Jiang, H. Y.; Chen, W. Z.; Jiang, X. Q.Long-circulated dual-targeted recombinant protein drug conjugates for antitumor therapy. Acta Polymerica Sinica,doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2024.24189CSTR: 32057.14.GFZXB.2024.7291.