中大新聞網(wǎng)訊（通訊員夏煒）傳統(tǒng)類金屬藥物如順鉑，被廣泛地應(yīng)用在惡性腫瘤治療中，但因其毒副作用而限制了藥物的用量。近年來研究表明，金屬配合物能夠通過催化方式激活外源性前藥或者氧化內(nèi)源性代謝分子（如NADH）來抑制腫瘤細(xì)胞，而且僅需低劑量的催化劑量便可實(shí)現(xiàn)良好的治療效果，能夠有效減輕金屬配合物的毒副作用。但是金屬配合物依舊缺乏腫瘤靶向性，難以在腫瘤組織中富集。
近日，中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院毛宗萬、夏煒教授團(tuán)隊(duì)提出了一種HER2抗體片段（HER2 affibody）與金屬釕催化劑偶聯(lián)的策略，能夠?qū)崿F(xiàn)利用抗體片段將金屬釕催化劑靶向遞送到HER2受體陽性的乳腺癌細(xì)胞表面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的靶向治療。這種“抗體-釕催化劑偶聯(lián)物”Ru-HER2與腫瘤細(xì)胞的HER2受體結(jié)合后，一方面抗體片段抑制了癌細(xì)胞的HER2信號(hào)通路，同時(shí)釕催化劑還能通過生物正交反應(yīng)將低毒性前藥（GPD）催化轉(zhuǎn)化為抗腫瘤藥物吉西他濱（GEM），從而實(shí)現(xiàn)了協(xié)同治療的效果。
圖1：抗體-釕催化劑偶聯(lián)物構(gòu)建（a）及協(xié)同抗腫瘤機(jī)制示意圖
如圖所示，作者表達(dá)并提純了能夠結(jié)合HER2受體結(jié)合的抗體片段，其碳端的半胱氨酸殘基可與釕（II）配合物（Ru-MI）通過馬來酰亞胺-硫醇偶聯(lián)反應(yīng)合成Ru-HER2。該雜合體的分子量?。▇8 kDa），具有較高的組織穿透性能力。體外催化活性測試中，Ru-HER2可將20倍當(dāng)量的GPD底物在12 小時(shí)內(nèi)完全轉(zhuǎn)化為吉西他濱（GEM），表明聯(lián)用體系可實(shí)現(xiàn)更高的抗體-藥物比例。Ru-HER2具有較好的催化活性，其表觀二階動(dòng)力學(xué)常數(shù)k2為22.1 M-1·s-1，且在還原性環(huán)境（GSH或抗壞血酸鈉）展現(xiàn)出等同的催化活性。
細(xì)胞吸收、HER2陽性/陰性細(xì)胞共培養(yǎng)等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Ru-HER2可選擇性地與HER2陽性的腫瘤細(xì)胞結(jié)合。通過HPLC-MS檢測了藥物處理后細(xì)胞裂解液，表明Ru-HER2能夠在細(xì)胞中將低毒性的GPD原位催化生成抗腫瘤藥物GEM。進(jìn)一步機(jī)制研究表明，Ru-HER2與GPD聯(lián)用可以同時(shí)降低MEK/ERK的磷酸化并增強(qiáng)組蛋白H2A.X的磷酸化，說明該策略可以通過阻斷HER2信號(hào)通路和誘導(dǎo)DNA損傷協(xié)同作用抑制癌細(xì)胞增殖。
作者進(jìn)一步研究標(biāo)明Ru-HER2和GPD聯(lián)合治療策略在三維腫瘤球模型和移植性腫瘤斑馬魚模型中也展示出良好的協(xié)同抗腫瘤效果。該工作首次報(bào)道了抗體-釕催化劑偶聯(lián)物的策略，為開發(fā)新型金屬類催化劑在腫瘤治療的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。
這一成果近期發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上，論文的第一作者是中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生招振楠，毛宗萬和夏煒教授為該論文共同通訊作者。該工作得到國家自然科學(xué)基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)，生物無機(jī)與合成化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202202855
