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  • 光動力藥物抗腫瘤干細胞和核糖體抑制

    【字體: 時間:2022年09月20日 來源:中國科學院生物物理研究所

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      核糖體在每個哺乳動物中的拷貝數為千萬,約占細胞中蛋白質總拷貝數的10% , RNA總量的85% ,消耗細胞總ATP的50%以上,是細胞的物質和能量的占有者及蛋白質的...

      

      核糖體在每個哺乳動物中的拷貝數為千萬,約占細胞中蛋白質總拷貝數的10%,RNA總量的85%,消耗細胞總ATP的50%以上,是細胞的物質和能量的占有者及蛋白質的合成者。在快速增殖的細胞中,核糖體占有的物質、能量比例更高,是腫瘤干細胞(Caner stem cell, CSC)的重要標記物之一,且和許多CSC的表面標記物(如CD133, CD44等)有顯著的相關性 (秦燕課題組2022年7月在《Science Bulletin》綜述)。靶向核糖體的藥物,對人類壽命的延長做出了最大的貢獻,以1940年代開始大規模使用的抗生素(antibiotics)為例,至今核糖體靶點的廣譜抗生素是美國藥監局(FDA)等國際藥監組織批準的最多種類的抗菌藥物,特別是大環內酯類(Macrolides, 如14元環的紅霉素及其衍生物,15元環的阿奇霉素,16元環的乙酰螺旋霉素)、氨基糖苷類(aminoglycoside,如慶大霉素,卡那霉素,鏈霉素等)和四環素,都是靶向核糖體的藥物,為人類抗病菌、抗感染做出了巨大貢獻。從廣譜抗生素的臨床使用以來,人類的平均壽命增加了一倍多,從30多歲到現在全球的70多歲。

      光動力治療(Photodynamic therapy, PDT)是利用光敏劑和化療藥物組裝成為納米藥物,靶向到腫瘤組織、利用光照作為藥物釋放和發揮功效的開關的一類治療方案。2022年9月17日,《Biomaterials》(IF 15.304) 在線發表了中國科學院生物物理研究所秦燕課題組和北京科技大學王天宇、姜建壯合作完成的研究論文" Amino porphyrin-peptide assemblies induce ribosome damage and cancer stem cell inhibition for an enhanced photodynamic therapy ",首次探索靶向CSC的核糖體作為目標,新合成光動力藥物,獲得了腫瘤消融的良好抗瘤效果,并深入探索了抗瘤的分子機制。研究人員首先合成了靶向核糖體的小肽和光敏劑的納米材料,在遠紅外光的照射下,獲得了良好的體外抑癌效果,特別是CSC的顯著降低和核糖體的大量失活。小鼠實驗(常規鼠和免疫缺陷鼠)得到了腫瘤消融的良好抗瘤效果,主要由于PDT的療效,其根本原因是CSC核糖體的嚴重受損。  

    圖 光動力藥物抗腫瘤干細胞(Caner stem cell, CSC)和核糖體抑制模型

      生物物理所秦燕研究員、北京科技大學王天宇和姜建壯教授、生物物理所丁芳助理研究員為本文的共同通訊作者。秦燕課題組實驗師王健為本文第一作者,北京科技大學博士研究生楊包產為本文并列第一作者。生物物理所實驗師呂超凡、郝俊峰、博士生孫雷等也參與了該項研究。該研究獲得國家重點研發計劃、國家自然科學基金資助。生物物理所實驗動物平臺為該研究提供了重要的技術支持。

      文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2022.121812

     

    (供稿:秦燕研究組)

     

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