本研究聚焦于生物医药领域,介绍了一种新型囊泡药物,旨在特异性激活细胞凋亡通路。该药物的核心成分为体外合成的Z构型DNA,其制备过程涉及利用脂质体或外泌体技术,以实现精准的药物递送和细胞凋亡调控。
背景技术
程序性细胞死亡介导了多种病理、生理过程的发生,包括胚胎发育、组织稳态维持和宿主对病原体的免疫防御。程序性细胞死亡由不同的分子信号通路控制,其参与机体中不需要的细胞或异常细胞的清除。目前的观点认为因细胞凋亡(apoptosis)而死亡的细胞是非免疫原性的,而坏死性凋亡(necroptosis)和细胞焦亡(pyroptosis)会驱动免疫反应。
近期研究发现,不同形式程序性细胞死亡具有不同的分子机制和死亡方式,各种形式的程序性细胞死亡途径之间又存在着明显的串扰:细胞凋亡和坏死性凋亡通路通过caspase8的活性紧密相连,caspase8活化后不仅会激活下游的caspase3/7促进凋亡发生,亦可以通过介导MLKL磷酸化可以促进坏死性凋亡的信号传导;坏死性凋亡和细胞焦亡都具有相同的溶解性和潜在的炎症形态,NLRP3炎症小体活化可同时引发Caspase1与MLKL活化,引发坏死性凋亡和细胞焦亡。细胞焦亡、细胞凋亡和坏死性凋亡在感染性疾病中引起的组织损伤中常共同发生介导组织损伤,被称为泛凋亡途径(PANoptosis)。然而,除利用高剂量病毒感染引发泛凋亡外,目前尚缺乏稳定性高、可重复性强的诱导细胞泛凋亡手段。这严重制约了研究泛凋亡发生机制、以及利用泛凋亡途径进行肿瘤等疾病的治疗。
目前认为,泛凋亡是由AIM2(absent in melanoma 2)、Z-DNA结合蛋白(Z-DNAbanding protain1,ZBP1)等蛋白形成泛凋亡蛋白复合体(PANoptosome)诱导发生。ZBP1蛋白含有Zα结构域,可以特异性识别左旋双股螺旋Z型DNA(Z-DNA),激活细胞泛凋亡发生。Z-DNA是1979年Rich等人在X射线下发现,含有丰富的鸟嘌呤-胞嘧啶(G-C)交替序列,在炎症、缺氧、微生物感染、肿瘤等疾病可引起Z-DNA在细胞内大量聚集,与细胞浆内ZBP1结合,激活细胞发生泛凋亡。虽然Z-DNA可以激活泛凋亡发生,但Z-DNA处于高能状态而不稳定,如何制备稳定的Z-DNA药物是限制其应用的难点。
使用Z-DNA诱导泛凋亡的另一瓶颈是如何实现Z-DNA的胞内递送。脂质体是双亲性脂分子在水相中进行自组装形成的双层膜脂小泡,可以将特定物质(药物或基因片段等)包埋在脂质体内部,形成特定的运输系统。外泌体是细胞分泌产生的一种直径在30-200nm的微小囊泡,其细胞膜通常组成型表达PDGFR、CD81、CD9等膜蛋白。利用这一特性可将靶向细胞的多肽或抗体片段与上述分子组成嵌合分子,使工程化细胞分泌的外泌体具有高度的靶向性,从而实现Z-DNA的靶向运输。
实现思路