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X射線激活的前藥系統(tǒng)助力腫瘤精準治療定向癌癥放化療的新時代

2021-06-21 13:30:46 來源：中國科學(xué)報

全新前體藥物設(shè)計方案助力腫瘤精準治療

手術(shù)、化療、放療是腫瘤、癌癥等疾病的常見治療手段。傳統(tǒng)化學(xué)治療藥物在殺死腫瘤細胞的同時，也導(dǎo)致了正常細胞和組織的損傷，帶來脫發(fā)、心臟毒性、腎毒性等常見的化療副作用。

如何降低腫瘤治療藥物副作用，實現(xiàn)腫瘤的精準治療？中科院深圳先進技術(shù)研究院醫(yī)藥所高分子藥物研究中心研究員耿晉、博士后張一川與英國愛丁堡大學(xué)的Mark Bradley等人合作，歷時4年，探索利用醫(yī)用放射治療X射線源激活抗腫瘤前藥的可能性，提出了一種全新的前體藥物設(shè)計方案，為腫瘤精準治療提供了一種新思路。最新研究成果近日發(fā)表于《自然—化學(xué)》。

給腫瘤治療藥物裹“糖衣”

如何降低腫瘤藥物的副作用？前藥技術(shù)被認為是一種可以有效解決該問題的方法。

通過化學(xué)合成或生物合成的方式，為原本用于治療腫瘤的藥物裹上一層“外衣”，使其變?yōu)闊o毒性或低毒性的前藥，就像“糖衣炮彈”一樣，當前藥到達腫瘤區(qū)域時，通過內(nèi)部刺激或外部刺激的方式，使前藥轉(zhuǎn)化為原型藥分子，即可在保證對正常組織和細胞影響最小化的同時殺傷腫瘤，實現(xiàn)腫瘤精準治療。

但既要保證前藥具備無毒性或低毒性，又要保證前藥在接受X射線的外部刺激后脫下“糖衣”，有效轉(zhuǎn)化為腫瘤治療藥物，不是一件容易的事。

“在化學(xué)合成或生物合成前藥的過程中，前藥中的一些藥物分子無法很好地還原為原型藥，難以達到很好的治療效果。”耿晉指出，想要去除前藥的“糖衣”，使其更好地轉(zhuǎn)化為治療腫瘤的藥物，需要找到能夠完美還原為治療腫瘤藥物的前藥分子模式。

對此，研究團隊對32種藥物小分子進行了篩選，發(fā)現(xiàn)磺酰疊氮、氟代芳基疊氮等幾類分子可以在低劑量X射線輻射下高效轉(zhuǎn)化為磺酰胺和芳香胺。

研究人員將發(fā)現(xiàn)的這幾類活性基團引入抗腫瘤藥物中，成功制備出能夠在X射線刺激下，有效轉(zhuǎn)化為阿霉素、帕唑帕尼等常見抗腫瘤藥物的相應(yīng)前藥分子模式和熒光標記物，并在細胞實驗和小鼠實驗層面上分別驗證了其藥理活性、生物安全性。

腫瘤精準治療新思路

阿霉素是抗生素類藥物，常作為惡性淋巴瘤、乳腺癌、膀胱癌等各類腫瘤、癌癥的治療藥物。在驗證實驗中，研究人員將與阿霉素對應(yīng)的前藥分子與熒光標記物運用在HeLa細胞中，通過X射線進行外部刺激后發(fā)現(xiàn)，構(gòu)建的前藥分子能夠在細胞中有效轉(zhuǎn)化為阿霉素，對腫瘤細胞進行殺傷。

在進一步的小鼠實驗中，研究人員通過將HeLa細胞和HT-29細胞分別植入小鼠體內(nèi)，建立宮頸癌模型與結(jié)腸癌模型，團隊發(fā)現(xiàn)結(jié)合X射線激活前藥的方式有效降低了阿霉素對小鼠產(chǎn)生的副作用。

“常規(guī)用藥的小鼠在給藥后通常出現(xiàn)體態(tài)瘦、不進食等副作用反應(yīng)。通過X射線激活治療腫瘤藥物后，小鼠給藥后狀態(tài)良好，無明顯副作用。”耿晉表示，研究團隊所構(gòu)建的前藥分子相比于原型藥能夠在保持藥效的同時有效降低系統(tǒng)毒性，顯著延長了實驗動物的生存期。

基于上述成果，研究團隊提出了結(jié)合醫(yī)學(xué)放射治療X射線刺激抗腫瘤前藥的策略。

“當前用于醫(yī)學(xué)放射治療的X射線技術(shù)發(fā)展迅速，能夠精確到毫米級別的腫瘤部位，利用X射線定點激活抗腫瘤前藥能較大程度上減少對正常細胞的殺傷。我們相信通過這種X射線激活的前藥系統(tǒng)可以為精準腫瘤治療開辟靶向和定向癌癥放化療的新時代。”耿晉表示，當然，與具備高精度放射源的儀器相結(jié)合，也是未來腫瘤精準治療的發(fā)展方向之一。

標簽： X射線前藥系統(tǒng) 腫瘤精準治療放化療