《ACS Nano》:傳遞癌癥治療藥物的“雙鎖”病毒
日期:2014-05-08 09:09:07
目前,美國萊斯大學的科學家們設計了一種可調的病毒,它就像一個安全保險箱,需要兩把“鑰匙”才能被打開,釋放其攜帶的治療藥物。
萊斯大學生物工程師Junghae Suh的實驗室開發出一種腺相關病毒(adeno-associated virus,AAV),只有存在兩種入選的蛋白酶時才能開啟這種病毒。因為某些蛋白酶在腫瘤部位是升高的,因此可以設計病毒來靶定和摧毀癌癥細胞。相關研究結果本周在線發表于國際納米科學技術領域權威刊物《ACS Nano》。
AAVs相當的溫和,作為基因療法的傳遞載體,已經成為眾多研究的心儀對象。研究人員經常嘗試將AAVs靶定到可能在病變細胞略微過度表達的細胞受體。
萊斯大學實驗室采用了一種不同的方法。Suh稱:“我們一直在尋找病變部位的細胞受體以外的其他類型的生物標志物。例如,我們知道,在乳腺癌中,腫瘤細胞過度分泌細胞外蛋白酶,但是更重要的是,遷移到腫瘤微環境中的免疫細胞的浸潤,也開始排出大量的蛋白酶。”
她說:“因此這就是我們靶向傳遞所要設法達到的。我們的基本想法是,在鎖定的結構中制備病毒,它們不做任何事,是惰性的。當程序化AAVs遇到病變位置的正確蛋白酶鑰匙時,這些病毒被開啟,與細胞結合,并且既能傳遞殺死細胞的癌癥治療藥物,也能傳遞可以固定它們的基因用于其它疾病應用。”
Suh實驗室通過遺傳學手段將多肽類插入到自我組裝的AAVs來鎖定病毒衣殼,這層堅硬的外殼能夠保護包含在其中的基因。靶蛋白酶可識別多肽類并咬開這些鎖,有效地開啟病毒并使其與病變細胞結合。
如果我們只是在尋找一種蛋白酶,它可能位于癌癥部位,但是它也可能在你身體其他有炎癥的部位。她說:“這可能會導致不良的副作用。通過要求兩種不同的蛋白酶(讓我們叫做蛋白酶A和B)來打開鎖定的病毒,我們可以實現更高的傳遞特異性,因為在一個部位具有兩種蛋白酶升高的機會更小。”
將來,可以采用分子成像方法來檢測升高的蛋白酶的身份和濃度。Suh稱:“有了這些信息,我們就能從我們的工程變種(具有靶定病變部位的正確屬性)中挑選一種病毒裝置。這就是我們想達到的目的。”
Suh認為,升高的蛋白酶發現于很多病變的組織周圍。她建議,這些蛋白酶激活的病毒,不僅對于癌癥,而且對于神經系統疾病(如中風、帕金森氏病、阿爾茨海默氏病)和心臟疾病(包括心肌梗塞和充血性心臟衰竭)的治療都可能非常有用。
這種技術的終極愿望是,設計能實現步驟組合用于靶定的病毒。她說:“為了增加病毒解鎖的特異性,你可以想象制備一些病毒,這些病毒需要更多鑰匙才能夠打開。例如,你可以需要蛋白酶A和B,也需要一個細胞受體來打開病毒。這項工作是朝這個目標邁出的很好的第一步。”
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