隨著人們對(duì)可靠臨床治療方法的需求日益增長(zhǎng),相較于傳統(tǒng)小分子藥物局限性,蛋白質(zhì)藥物因其高特異性、低細(xì)胞毒性和獨(dú)特的生物學(xué)功能而備受青睞。蛋白質(zhì)類藥物市場(chǎng)銷售額也證明其開發(fā)的巨大價(jià)值。然而,蛋白類藥物具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜不穩(wěn)定、表面抗原碎片易引起免疫清除、不能穿透細(xì)胞膜等局限性。目前市場(chǎng)上蛋白質(zhì)藥物主要作用于胞外靶點(diǎn),嚴(yán)重限制了蛋白質(zhì)藥物的發(fā)展和應(yīng)用。使用載體可以提高蛋白質(zhì)藥物的穩(wěn)定性,降低免疫清除,促進(jìn)其細(xì)胞攝取和胞質(zhì)釋放。聚合物已被用作小分子,DNA和RNA遞送載體。然而,開發(fā)高效、低細(xì)胞毒性的蛋白質(zhì)遞送聚合物仍然面臨蛋白質(zhì)結(jié)合能力差、膜不滲透性和低溶酶體逃逸效率等一系列挑戰(zhàn)。
圖1功能化聚合物用于胞質(zhì)蛋白遞送
該文章首先從四個(gè)方面總結(jié)了聚合物作為蛋白質(zhì)遞送的優(yōu)點(diǎn)。(1)高生物相容性,高生物相容性的聚合物在抗菌材料、醫(yī)療器械、生物支架、藥物載體、生物成像等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。環(huán)狀、線性、刷狀、超支化和星形等不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的聚合物已被發(fā)現(xiàn)可有效遞送小分子藥物、DNA、RNA和蛋白質(zhì);(2)靈活調(diào)整聚合物官能團(tuán)的類型和比例、功能化組分類型有助于調(diào)整其電性能,改善其在蛋白質(zhì)包封、細(xì)胞毒性、細(xì)胞攝取和貨物的內(nèi)體逃逸等過(guò)程;(3)時(shí)空可控蛋白質(zhì)釋放,設(shè)計(jì)聚合物組成、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、分子量、功能化組分、功能度、聚合物尺寸等調(diào)控聚合物的空間 (生物微環(huán)境和器官類型)和時(shí)間(爆發(fā)和緩釋)釋放;(4)有效維持蛋白質(zhì)生物活性,當(dāng)前已成功遞送熒光蛋白、功能性蛋白、毒蛋白等一系列蛋白,并在體內(nèi)和體外研究中證明聚合物載體的可行性。
隨后,作者依次從氟化、硼化、胍基化、雜環(huán)以及多組分功能化聚合物策略展開,重點(diǎn)闡述功能化組分類型、功能化度、序列分離度、靶向性、功能化后再修飾等因素對(duì)蛋白質(zhì)遞送機(jī)制的影響。
氟鏈的引入賦予聚合物疏水性和疏脂性,雙疏性更易于完成聚合物對(duì)蛋白的有限包裹而不影響蛋白質(zhì)活性,同時(shí)納米粒子與細(xì)胞膜的有限混溶促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)化而不引起細(xì)胞毒性。
N、O、S等雜原子具有高電負(fù)性,可以通過(guò)誘導(dǎo)效應(yīng)與雜環(huán)相互作用,調(diào)整雜環(huán)的電荷分布。因此,雜環(huán)有機(jī)化合物通常用于開發(fā)生物大分子遞送系統(tǒng)。吡啶、嘧啶等雜環(huán)化合物功能化的聚乙烯亞胺和聚乙二醇能夠通過(guò)配位和氫鍵調(diào)節(jié)電荷和貨物結(jié)合能力,從而促進(jìn)胞質(zhì)蛋白質(zhì)遞送。
最后,作者指出聚合物載體在蛋白質(zhì)治療方面具有廣闊前景和臨床應(yīng)用潛力,以及聚合物作為蛋白質(zhì)遞送載體的前景和面臨的挑戰(zhàn),為今后的研究指明了方向。當(dāng)前,用于蛋白質(zhì)遞送的聚合物載體的開發(fā)仍處于早期階段,許多挑戰(zhàn)仍待解決。理想情況下,人們期望創(chuàng)造出易于合成、具有良好生物相容性和高穩(wěn)定性的聚合物,能夠有效地遞送各種蛋白質(zhì),保持蛋白質(zhì)的生物活性,實(shí)現(xiàn)靶向治療,并最終能夠從實(shí)驗(yàn)室研究轉(zhuǎn)化為實(shí)際臨床應(yīng)用。
全文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2023.101751
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