近日，beat365官方网站呂華課題組在《美國化學會志》(J. Am. Chem. Soc.)上發表題為“Organ/Cell-Selective Intracellular Delivery of Biologics via N-Acetylated Galactosamine-Functionalized Polydisulfide Conjugates”的研究論文。在這項工作中，作者開發了一種N-乙酰化半乳糖胺（GalNAc）功能化的聚二硫化物（PDS）與生物大分子的偶聯物，成功将生物大分子靶向遞送至肝細胞，為一系列肝髒靶向疾病的診斷和治療開辟了新的途徑。

　　圖1. 本文工作示意圖

　　近年來，生物大分子藥物因其高效性和特異性得到了迅速的發展，然而通過全身給藥實現對特定器官的選擇性細胞内遞送仍然是臨床應用中的一大障礙。針對這一點，科學家開發了一系列生物大分子的細胞内遞送系統，包括脂質納米顆粒、高分子或金屬-有機框架等遞送載體，然而這些載體通常帶正電荷，具有一定的細胞毒性；此外，藥物的提前釋放以及内涵體逃逸效率低下等問題也會降低治療效果。因此亟需開發一類結構成分簡單且高效的電中性遞送系統來應對生物大分子遞送中的多種挑戰。

　　在前期工作中，呂華課題組開發了冷凍聚合及聚集誘導聚合（AIP）等蛋白質原位引發的偶聯方法，實現了低濃度下1,2-二硫戊環單體的開環聚合（Lu, J.H. et al. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1217−1221；J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 15709−15717）。在該文中，作者以巯基修飾的蛋白質或反義寡核苷（ASO）為引發劑，通過AIP方法引發GalNAc官能化的硫辛酸衍生物單體的聚合，簡便地制備了相應的偶聯物，其具有較窄的分散度。

　　随後，作者證明了GalNAc官能化的蛋白-PDS偶聯物具有肝細胞靶向的遞送能力（圖2）。通過一系列競争性實驗，作者提出其可能的細胞遞送機制：偶聯物首先通過PDS側鍊的多價GalNAc與肝細胞表面受體ASGPR識别，錨定在肝細胞膜表面；随後通過PDS介導的巯基-雙硫鍵交換反應跨過細胞膜進入胞内；在胞内的PDS接着被高濃度的GSH降解并進而釋放蛋白。這種機制強調了第一步的GalNAc-ASGPR識别和細胞膜錨定對于PDS發揮後續跨膜作用的重要性。作者進一步優化了連接子、聚合物長度、GalNAc比例、孵育濃度以及内吞時間等參數以提高偶聯物的遞送效率。作者将該方法應用制備了ASO-PDS偶聯物，并将其遞送進肝細胞，western blot實驗表明靶基因的蛋白水平被成功敲低。

　　圖2. GalNAc功能化的聚二硫化物偶聯物的體外肝細胞選擇性遞送

　　作者進一步将GalNAc功能化的蛋白-PDS偶聯物注射入小鼠體内，熒光成像實驗表明該偶聯物會迅速在肝髒中積累，在2.5 h後達到峰值（圖3），證明了這種偶聯物的活體肝髒靶向能力。

　　圖3. GalNAc功能化的聚二硫化物偶聯物的體内肝靶向遞送

　　總結而言，該項工作用簡單的合成方法發展了一類電中性的靶向遞送生物大分子體系。論文第一作者為課題組2023屆博士畢業生鹿建華博士，通訊作者為beat365官方网站呂華教授。該工作受到了來自國家重點研發計劃、國家自然科學基金、北京市自然科學基金等項目經費的支持。課題開展過程中beat365醫學部陳香梅教授和姜長濤教授提供了科學指導和實驗幫助。

　　DOI：10.1021/jacs.3c11914

　　Link：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c11914

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