顾忠伟：仿病毒树状大分子纳米颗粒的肿瘤渗透新模式——“细胞-组织”双重渗透

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树状大分子是一类结构精准、高度支化、纳米尺度的新一代功能高分子，在生物医用材料研究领域彰显了独特优势。南京工业大学/四川大学顾忠伟教授、徐翔晖教授研究团队长期从事生物启发型树状大分子构筑原理和生物医用研究，开创了仿天然球蛋白树状大分子药物研究的新领域，实现了对多种细胞命运的高效调控（如凋亡诱导、自噬激活等药理活性；Angew. Chem. Int. Ed.,2015, 54, 4289；Chem. Mater., 2017, 29,7658）；发现了树状大分子仿生组装结构的调控规律，实现了低代数树状大分子的高级生物医学功能化（如Angew.Chem. Int. Ed. 2012, 51, 3130；ACS Nano 2014, 8, 9255；Small 2014, 10, 1133）；创制了仿病毒高侵染功能的树状大分子载体系统，实现了对肿瘤组织及细胞高特异性的诊疗分子递送（如Adv. Funct. Mater. 2015,25, 5250；ACS Nano 2017. 11, 416），这一系列研究推动了树状大分子在结构/功能仿生构筑及生物医用研究领域的发展。

近期，Advanced Materials报道了顾忠伟教授、徐翔晖教授研究团队发展的首例具有仿病毒高效侵染与渗透的树状大分子组装纳米颗粒。

肿瘤病理生理学特征往往导致活性分子和普通纳米载体材料无法克服组织屏障、难以有效渗透，严重限制了肿瘤治疗效果；特别是卵巢癌、胰腺癌等难渗透肿瘤实体组织存在血管密度低、细胞排列紧密等特征，导致临床常用化疗手段失效。该研究团队发现依据树状大分子特定分子构筑模拟病毒穿膜肽结构与功能、可控组装仿造病毒二级结构与三维纳米结构，可创造出具有高效穿入及穿出细胞的仿病毒生物活性。在肿瘤微环境中，仿病毒纳米颗粒将开启“细胞-组织”双重渗透的功能：仿病毒组装纳米颗粒击穿血管细胞膜或肿瘤细胞膜直接穿入细胞，并能够维持稳定的纳米结构穿出宿主细胞，从而侵染渗透进入另一个肿瘤细胞，实现高效、深度的组织渗透（图1）。高渗透性仿病毒纳米颗粒的发现为突破诊疗分子在难渗透肿瘤中递送困境提供了新策略，进一步推动了生物启发型树状大分子的发展。

图1仿病毒纳米颗粒在（A）二维血管内皮细胞及肿瘤细胞、（B）三维肿瘤细胞球、（C）三维肿瘤细胞-基质胶及（D）荷瘤裸鼠模型中的“细胞-组织”双重渗行为

仿病毒树状大分子组装纳米颗粒在Transwell模型模拟单细胞、3D细胞球模拟实体肿瘤组织、基质胶与细胞共孵育模拟肿瘤微环境（C）和（D）渗透的激光共聚焦照片定性分析。