【Science子刊】中山大学陈洪忠团队研发纳米分子治疗平台，攻克非小细胞肺癌耐药性难题！

2024年9月25日，中山大学药学院（深圳）陈洪中团队在期刊《Science Advances》上发表了题为“An “AND” logic gate–based supramolecular therapeutic nanoplatform for combatting drug-resistant non–small cell lung cancer”的研究论文。研究结果表明，团队设计的药物递送系统提供了一种高度受控和靶向的治疗方法，有效抑制肿瘤生长，抑制旁路信号通路，克服EGFR-TKI耐药，从而为最大化治疗效果提供了潜在的解决方案。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp9071

研究介绍

 01 

肺癌是癌症相关死亡的主要原因，非小细胞肺癌（NSCLC）约占所有肺癌病例的85% 。近几十年来，表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂（EGFR-TKI）等靶向治疗已得到广泛研究，并在临床实践中取得了巨大成功 。尽管EGFR-TKI在改善患者预后和延长无进展生存期方面显示出相当大的疗效，但治疗期间耐药性的发展，仍然是一个挑战。

在最近的一项研究中，Gu等人发现，光动力疗法（PDT）中ROS水平的增加，导致胰岛素生长因子-1受体（IGF1R）旁路信号转导的表达下调，IGF1R及其下游信号通路[丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）/细胞外信号调节激酶（ERK）和磷脂酰肌醇 3-激酶 （PI3K）/AKT）] 的表达。因此，EGFR-TKIs和PDT的组合，被认为是治疗EGFR-TKIs耐药NSCLC的一种有前途的策略。

考虑到生理环境的复杂性，使用OR逻辑门，会导致某些刺激丰富的区域药物过早释放。因此，基于 “AND” 逻辑门的药物递送系统，因其更严格的释放条件而受到青睐 。它们表现出各种优点，包括易于制备、出色的化学稳定性、对生物环境的敏感反应、混合搭配组合、精确和灵活的比例控制，以及无需重建即可容纳一系列不同药物的潜力。

在这项研究中，团队设计了一种基于AND布尔逻辑的超分子药物递送系统（HA-BPY-GEF-NPs），用于治疗EGFR-TKI耐药的NSCLC。这项研究提供了一种先进的策略，通过克服耐药性来解决EGFR-TKI耐药的NSCLC；同时，最大限度地减少毒性并提供有针对性的治疗益处。

超分子治疗纳米平台（HA-BPY-GEF-NPs）的制备示意图及其在耐药肿瘤治疗中的应用。

研究进展

 02 

HA-BPY-GEF-NPs的体外治疗效果评价

对于PC-9和PC9-GR细胞中的HA-GEF-NPs和HA-BPY-GEF-NPs组，观察到强烈的绿色荧光（指示活细胞）和可忽略不计的红色荧光（指示死细胞），表明通过在激活前阻断GEF的活性位点，降低了细胞毒性。相比之下，HA-BPY-GEF-NPs+激光组在PC-9和PC9-GR细胞中表现出最强的PI荧光（指示死细胞），其次是HAH-BPY-NP-NPs+激光和游离GEF。HA-BPY-GEF-NPs+激光组表现出最高的细胞凋亡率（PC-9为82.3%，PC9-GR为57.8%），分别比HA-BPY-GEF-NPs在PC-9和PC9-GR中高8.29倍和4.8倍。这些结果进一步表明，HA-BPY-GEF-NPs结合激光照射，可以克服GEF的抵抗问题。

体外抗肿瘤活性和GEF耐药克服HA-BPY-GEF-NPs的机制。

PC9-GR荷瘤模型中的生物分布和体内抗肿瘤活性

静脉注射后，肿瘤区域HA-BPY-GEF-NPs的荧光强度逐渐增强，并在注射后24小时达到最大值，与携带PC-9肿瘤的小鼠相似。此外，对于HA-BPY-GEF-NP处理的小鼠，即使在注射36小时后，肿瘤区域的荧光强度仍保持在较高水平。相比之下，在游离Ada-BPY处理组的肿瘤中仅检测到可忽略不计的荧光信号，这表明与游离Ada-BPY相比，HA-BPY-GEF-NPs在肿瘤部位表现出更高的积累水平。与Ada-BPY组相比，HA-BPY-GEF-NPs组在肿瘤区域表现出明显更高的荧光信号强度。在半定量分析的基础上，发现肿瘤部位HA-BPY-GEF-NPs的荧光强度，比游离Ada-BPY高2.8倍。这些结果共同表明，HA-BPY-GEF-NPs表现出优于Ada-BPY的肿瘤靶向和积累性能，这可能归因于CD44受体介导的主动靶向能力和纳米制剂的EPR效应。

HA-BPY-GEF-NPs在PC9-GR荷瘤小鼠模型中的生物分布、抗肿瘤治疗效果和抗药机制。

研究结论

 03 

PDT与EGFR-TKI耐药性的创新整合，克服了药物释放的逻辑门机制，使其成为一种很有前途的癌症治疗系统。团队计划随后构建逼真的NSCLC动物模型，以进一步评估HA-BPY-GEF-NPs的治疗效果，并正在积极讨论它们在人类治疗中的潜在用途。尽管外部光源对组织渗透的限制，但PDT在癌症治疗中的临床应用，已变得越来越复杂。认识到PDT中光穿透的局限性，团队对光纤材料的进步感到鼓舞，这些材料可以有效地将激光输送到治疗区域，为纳米颗粒的应用提供了优势，尤其是在微创内窥镜或介入手术中。

参考资料：

1.E. Sugiyama, Y. Togashi, Y. Takeuchi, S. Shinya, Y. Tada, K. Kataoka, K. Tane, E. Sato, G. Ishii, K. Goto, Y. Shintani, M. Okumura, M. Tsuboi, H. Nishikawa, Blockade of EGFR improves responsiveness to PD-1 blockade in EGFR-mutated non-small cell lung cancer. Sci. Immunol. 5, eaav3937 (2020).

2.M. Wang, R. S. Herbst, C. Boshoff, Toward personalized treatment approaches for non-small-cell lung cancer. Nat. Med. 27, 1345–1356 (2021).