自然化学:在细胞中原位合成人造聚合物以实现精确的肿瘤治疗

来源：深圳高等研究院2022-03-02 18:04

细胞内的化学环境非常复杂，细胞对外界刺激极其敏感。因此，通过化学手段改造活细胞中的非天然分子结构，尤其是合成人工大分子，一直是一件很困难的事情，但研究人员从未停止过对这一领域的探索。试想一下，如果将人工大分子引入细胞，是否会与天然大分子相互作用，是否会影响细胞行为，是否会改变细胞原有的功能，是否能杀死肿瘤细胞实现肿瘤治疗。更多

细胞内的化学环境非常复杂，细胞对外界刺激极其敏感。因此，通过化学手段改造活细胞中的非天然分子结构，尤其是合成人工大分子，一直是一件很困难的事情，但研究人员从未停止过对这一领域的探索。试想，如果将人工大分子引入细胞，是否会与天然大分子相互作用，是否会影响细胞行为，是否会改变细胞原有的功能，是否能杀死肿瘤细胞进行治疗。再者，人工大分子是否可以替代一些天然分子来恢复受损细胞的功能，细胞是否可以按照人的意愿获得新的功能？然而，由于相关技术的限制，对这些问题的探索仅处于初级阶段。

基于上述背景，中科院深圳先进技术研究院耿进团队在前期工作中探索了在活细胞中构建人工高分子聚合物的可能性，发现细胞内聚合可以显著改变细胞周期、细胞骨架结构、细胞运动性等性质，并将这一研究成果报告在Nature Chemistry (2019，11，578)。在此研究基础上，作者团队进一步突破创新，发展了一种基于光控细胞内聚合的精准治疗新方法，并以“可控本征聚合物电离用于癌症治疗”为题在JACS au发表。深圳高等研究院张一川博士和高铨博士是第一作者，耿进研究员是通讯作者。

研究团队利用光控PET-RAFT聚合代替自由基聚合，实现了分子量可预测可控的聚合物合成方法学的发展。同时大大降低了所得聚合物的分子量分布，有效提高了聚合物的规整度，有效提高了细胞内聚合体系在时间和空间上的可控性和可重复性，大大降低了单体和引发剂的用量，降低了聚合反应物体系本身对细胞的毒性。同时，我们还进一步挖掘了细胞内聚合系统的应用潜力，在更大范围内筛选了以肿瘤治疗为目的的单体池，成功开发了基于细胞内聚合的精准肿瘤治疗系统。通过细胞毒性的筛选研究，我们发现一种毒性较低的丙烯酰胺单体可以显著提高其细胞毒性，高效引起肿瘤细胞凋亡和坏死，聚合后高效抑制肿瘤转移，并利用这一性质开发了一种新的精确的治疗方法。

特别是研究团队验证了细胞内聚合前药系统的生物安全性，发现实验动物的体重、血液学参数和主要器官的组织学特征不受细胞内聚合或给予任何成分的影响，充分验证了该系统的生物安全性。基于上述研究成果，耿进认为，本工作中发展起来的基于细胞内聚合的精准治疗方法，将开启高分子疗法治疗癌症的新篇章。(100yiyao.com)

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