分子药物转运蛋白可以改善癌症和其他疾病的治疗

来自蒙特利尔大学的一组加拿大研究人员设计并验证了一种由DNA制成的新型药物转运蛋白，其DNA比人类头发小20,000倍，可以改善癌症和其他疾病的治疗方式。

在NatureCommunications的一项新研究中报道，这些分子转运蛋白可以通过化学编程来提供最佳浓度的药物，使其比目前的方法更有效。

成功治疗疾病的关键方法之一是在整个治疗过程中提供和维持治疗药物剂量。次优治疗暴露会降低效率，通常会导致耐药性，而过度暴露会增加副作用。

保持血液中药物的最佳浓度仍然是现代医学的主要挑战。由于大多数药物会快速降解，因此患者被迫(并且经常忘记)定期服用多剂。而且由于每个患者都有不同的药代动力学特征，因此他们血液中的药物浓度差异很大。

UdeM化学副教授、仿生纳米技术专家AlexisVallée-Bélisle观察到只有约50%的癌症患者在某些化疗期间获得最佳药物剂量，因此开始探索生物系统如何控制和维持生物分子的浓度。

我们发现，生物体使用蛋白质转运蛋白，这些蛋白转运蛋白被编程以维持甲状腺激素等关键分子的精确浓度，而这些转运蛋白与其分子之间相互作用的强度决定了游离分子的精确浓度。”

AlexisVallée-Bélisle，UdeM化学副教授

这个简单的想法导致Valléé-Belisle(他是加拿大生物工程和生物纳米技术研究主席)和他的研究团队开始开发人工药物转运蛋白，以模拟在治疗期间保持药物精确浓度的自然效果。

该研究的第一作者UdeM博士生ArnaudDesrosiers最初确定并开发了两种DNA转运蛋白：一种用于抗疟药奎宁，另一种用于治疗乳腺癌和白血病的常用药物阿霉素。

然后他证明了这些人工转运蛋白可以很容易地被编程来输送和维持任何特定浓度的药物。

“更有趣的是，我们还发现这些纳米转运蛋白也可以用作药物储存库，以延长药物的作用并在治疗期间最大限度地减少其剂量，”Desrosiers说。

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“这些纳米转运蛋白的另一个令人印象深刻的特点，”他补充说，“它们可以被引导到最需要药物的身体特定部位——原则上，这应该可以减少大多数副作用。”

纳米处理的小鼠：降低心脏毒性

为了证明这些纳米转运蛋白的有效性，研究人员与法国波尔多大学的药剂师JeanneLeblond-Chain合作。UdeM的生物化学家LucDesGroseillers;UdeM的病理学家JérémieBerdugo;CélineFiset，蒙特利尔心脏研究所的药剂师;和UdeM附属Maisonneuve-Rosemont医院的临床生物化学家VincentDeGuire。

使用为多柔比星开发的新药物转运蛋白，该团队证明了一种特定的药物转运蛋白配方可以使多柔比星保持在血液中，并大大减少其向心脏、肺和胰腺等关键器官的扩散。

在用这种制剂治疗的小鼠中，多柔比星在血液中的维持时间延长了18倍，心脏毒性也降低了，使小鼠保持更健康，其体重正常增加就证明了这一点。

“我们的纳米转运蛋白的另一个重要特性是它们的多功能性，”Vallée-Bélisle说。

“目前，我们已经证明了这些纳米转运蛋白对两种不同药物的工作原理。但由于DNA和蛋白质化学的高度可编程性，现在可以设计这些转运蛋白来精确地递送各种治疗性分子。”

而且，他补充说，“此外，这些转运蛋白还可以与人类设计的脂质体转运蛋白结合使用，这些转运蛋白现在被用于以不同的速度输送药物。”

血癌的临床研究?

研究人员现在急于验证他们发现的临床效率。他们认为，由于他们的多柔比星纳米转运蛋白被编程以最佳地维持血液循环中的药物，因此可以治疗血癌。

Vallée-Bélisle说：“我们设想类似的纳米转运蛋白也可能被开发出来，以将药物输送到身体的其他特定部位，并最大限度地增加药物在肿瘤部位的存在。”“这将大大提高药物的效率并减少它们的副作用。”