清华大学高卫平教授课题组：温度响应性高分子偶联干扰素-α有效提高抗肿瘤功效
重组人干扰素α(interferon-α, IFN-α)是一种非常重要的药用蛋白，目前在各种病毒性疾病和癌症治疗上，都表现出了优异的治疗效果，但因为其体内循环半衰期较短，限制了药效在体内的充分发挥，而频繁注射又会导致严重的毒副作用和耐药性。在之前的研究中，高卫平教授课题组利用类弹性蛋白多肽融合(ELPfusion)和定点原位生长(site-specific in situ growth, SIG)的方法，分别合成了IFN-ELP、IFN-POEGMA和IFN-PMPC等偶联物，较好的提高了IFN的半衰期。但在这些研究中，均通过静脉注射的方式对荷瘤小鼠进行治疗，药物分子尚不能完全作用于肿瘤组织。如何进一步提高药物分子在肿瘤组织的富集，将是改善治疗效果同时降低毒副作用的关键。
图1 温度响应性高分子偶联干扰素-α的设计思路
因此，清华大学高卫平教授课题组在《高分子学报》2018年第1期“聚氨基酸”专辑的特约论文中设计了一种温度响应性的位点特异性干扰素-聚(2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯)偶联物(IFN-PDEGMA)。这种新型偶联物通过瘤内注射的方法注射到小鼠肿瘤处时，可以在小鼠正常体温(37 ºC)下发生聚集，在瘤内形成一个“药物储藏库”，从而实现药物分子在肿瘤组织处的有效驻留和缓慢释放，在提高药效的同时减少药物对其他正常组织的毒副作用。
图2 IFN-PDEGMA的温度响应性
首先，他们利用定点原位生长(SIG)技术，合成了从IFN-α碳-末端生长的化学计量比为1∶1的IFN-PDEGMA偶联物，并通过调整单体和蛋白引发剂的比例获得了一系列不同分子量的IFN-PDEGMA。因为PDEGMA是一种具有温度响应性的类PEG聚合物，由于其良好的生物相容性和相转变温度可调性，被认为是替代聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)的新型温敏性高分子。图2显示，得到的IFN-PDEGMA具有良好的温度响应性，这说明，利用温度响应性聚合物修饰蛋白能够赋予蛋白质偶联物新的温敏性功能。
图3 温度响应性IFN-PDEGMA的体外活性和体内抗肿瘤活性
接着，他们评估了IFN-PDEGMA的体外抗肿瘤细胞增殖活性。如图3(a)所示，10 kDa和30 kDa的IFN-PDEGMA活性优于商业化的长效干扰素PEGASYS，这表明采用SIG方法在IFN的碳-末端合成IFN-PDEGMA偶联物的体外生物活性与非特异性PEG化修饰的PEGASYS相比，具有一定的优势。
他们进一步评价了不同分子量的IFN-PDEGMA在荷人黑色素瘤小鼠体内的抗肿瘤效果。如图3(b)，3(c)所示，IFN-PDEGMA可以更好地聚集驻留在肿瘤处，提高疗效，荷黑色素瘤小鼠的生存时间得以显著延长，其中，10 kDa和30 kDa的IFN-PDEGMA的治疗效果均要优于非温敏性IFN-POEGMA和商业化的PEGASYS。
图4 温度响应性IFN-PDEGMA的生物安全性
最后，他们通过在治疗期间监测小鼠的体重、组织形态学、临床生物化学参数和血液学指标变化评估IFN-PDEGMA的体内生物安全性。如图4所示，各小组小鼠主要组织心脏，肝脏和肾脏细胞形态完整，没有组织学上显著性的损伤。这表明IFN-PDEGMA在治疗过程中比较安全，不存在明显的系统性毒性。
利用功能性高分子，高卫平课题组在该项工作中赋予了药用蛋白质温度响应性能，并且提出结合瘤内注射的方法形成一个“药物储藏库”，有效地提高了药用蛋白的疗效，这对今后合成其他各类智能性的生物医用蛋白质高分子偶联物提供了新的思路，并且奠定了技术基础。
该项工作得到国家自然科学基金项目(基金号 21534006)资助。
论文链接：
http://www.gfzxb.org/CN/abstract/abstract14911.shtml
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