核酸适配体作为一类人工筛选、合成的寡核苷酸链，具有类似抗体的特异性、高结合亲和性、容易进行细胞内化以及快速组织富集能力的独特优势，推动了核酸适配体-药物偶联物成为热门的靶向药物递送策略。
这些偶联物通常是基于链接配体（linker）进行偶联或者组装来制备的，可以在靶向病灶区域选择性地释放药物、发挥抗癌效力。然而，目前少有研究涉及探讨了链接配体在调节这些偶联物抗癌效力上的关键作用，特别是对于由自动化模块合成的偶联物的研究更是少之又少。
近期，湖南大学的王雪强教授、谭蔚泓院士等人利用核酸适配体Sgc8c和抗癌药物Combretastatin A4（CA4）制备了三种不同键链（磷酸二酯键链配体、双硫键链配体、氨基甲酸酯键链配体）的偶联物，用以研究药物释放机制及其对抗癌效力的影响。研究发现磷酸二酯键链配体具有独特的活化通路，可以被谷胱甘肽的亲核攻击或者磷酸二酯酶的降解所活化。基于这一发现，研究进一步设计了XQ-2d-CA4偶联物，在诱导胰腺癌细胞死亡方面展现出了优异的效果。相关工作以“Regulating the Anticancer Efficacy of Sgc8–Combretastatin A4 Conjugates: A Case of Recognizing the Significance of Linker Chemistry for the Design of Aptamer-Based Targeted Drug Delivery Strategies”为题发表在Journal of the American Chemical Society。
【文章要点】
一、偶联物的设计合成及药物释放机制研究
如图1所示，研究分别利用磷酸二酯键（Con-1）、双硫键（Con-2）、氨基甲酸酯键（Con-3）设计了三种Sgc8c–CA4偶联物，并采用自动化模块合成技术和生物偶联策略来合成这些偶联物。
图1核酸适配体-CA4偶联物的构建
在药物释放机制研究方面，研究人员首先利用1型磷酸二酯酶（PDE1）来降解核酸适配体，发现Con-1可以在0.5 U/mL PDE1的环境中迅速（2小时内）原位生成CA4，这表明Con-1相比于其他两种偶联物具有更高的抗癌效果。更有趣的是，研究还发现Con-1还能响应谷胱甘肽进行缓慢降解并释放药物。进一步地实验表明，含磷酸二酯键的偶联物在谷胱甘肽溶液中的降解与含双硫键（典型的谷胱甘肽响应片段）的偶联物相似，证实了Con-1既能响应1型磷酸二酯酶降解，也能响应谷胱甘肽降解，从而释放CA4（图2）。
图2偶联物的药物释放机制
二、偶联物的细胞实验
研究人员在肿瘤细胞系中对偶联物进行了细胞毒性的评价。实验发现（图3），由于存在核酸适配体，这些偶联物能够高度特异性地结合细胞。而在细胞毒性方面，由于Con-1对磷酸二酯酶和谷胱甘肽均表现出响应性，因此可释放更多CA4，从而更快速有效地杀伤肿瘤细胞。而基于Con-1和Con-2，研究还进一步利用靶向CD71的核酸适配体设计了两种偶联物，即具有磷酸二酯键的XQ-2d-(PO4)-CA4和具有双硫键的XQ-2d-(S-S)-CA4。细胞毒性检测表明，当在低浓度（0.4−3.70 nM）时，XQ-2d-(PO4)-CA4相比于XQ-2d-(S-S)-CA4更具毒性（抗癌效力）；而当在高浓度（11.1 nM /100 nM）时，XQ-2d-(PO4)-CA4与XQ-2d-(S-S)-CA4的毒性相似，这应该可归咎于肿瘤细胞对CA4具有高敏感性的缘故。总而言之，这一工作说明通过研究偶联物的键链化学可以为调控、改善抗癌药物的效力提供新的思路和策略。
图3细胞亲和、内化以及毒性测定实验
文献链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c03013
来源：高分子科学前沿
声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！