分子印迹聚合物在恶性肿瘤诊疗方面的应用_李世红.pdf

第3 6卷 第5期高分子通报V o l.3 6,N o.52 0 2 3年5月P O L YME R B U L L E T I NM a y,2 0 2 3收稿:2 0 2 2-0 7-2 8;修回:2 0 2 2-1 0-2 7基金项目:国家自然科学基金项目(5 2 0 7 3 0 3 3)作者简介:李世红(1 9 9 6-),女,河北张家口人,在读硕士,从事高分子材料研究*通讯联系人:金玉顺,副教授,主要从事高分子材料研究。E-m a i l:j i n y u s h u n b i p t.e d u.c nd o i:1 0.1 4 0 2 8/j.c n k i.1 0 0 3-3 7 2 6.2 0 2 3.0 5.0 0 1综述分子印迹聚合物在恶性肿瘤诊疗方面的应用李世红,金玉顺*,温振国,刘若凡,伍一波(北京石油化工学院 新材料与化工学院 特种弹性体复合材料北京市重点实验室,北京 1 0 2 6 1 7)摘要:近年来,癌症的发病率和致死率依然处于不断上升的状态,癌症已经成为威胁全球人类健康的最主要疾病之一。癌症的诊断和治疗往往因无法特异性靶向肿瘤细胞而受到阻碍,分子印迹聚合物是一种合成受体,具有针对目标分子量身定制的识别位点,因此分子印迹聚合物可以对肿瘤细胞进行选择性识别。目前,分子印迹聚合物被广泛应用于制备负载抗癌药物的载体材料方面,成为一种诊疗一体化的特异性靶向恶性肿瘤的工具。本文综述了分子印迹聚合物在恶性肿瘤诊断和治疗方面的应用(包括以抗癌药物为模板、以可以靶向肿瘤标志物的表位为模板、以抗癌药物和可以靶向肿瘤标志物的表位为双模板以及以蛋白质分子建模为模板制备的分子印迹聚合物)。另外,分子印迹聚合物还可以通过阻断人类表皮生长因子受体-2(HE R 2)的信号通路来抑制乳腺癌的生长。最后,强调了分子印迹聚合物在恶性肿瘤应用的当前挑战和未来前景。关键词:恶性肿瘤;分子印迹聚合物;肿瘤标志物;抗癌药物;诊疗一体化A p p l i c a t i o n o f M o l e c u l a r l y I m p r i n t e d P o l y m e r s i n t h e D i a g n o s i s a n d T r e a t m e n t o f M a l i g n a n t T u m o r sL I S h i-h o n g,J I N Y u-s h u n*,WE N Z h e n-g u o,L I U R u o-f a n,WU Y i-b o(B e i j i n g K e y L a b o r a t o r y o f S p e c i a l E l a s t o m e r C o mp o s i t e s,S c h o o l o f N e w M a t e r i a l s a n d C h e m i c a l E n g i n e e r i n g,B e i j i n g I n s t i t u t e o f P e t r o c h e m i c a l T e c h n o l o g y,B e i j i n g 1 0 2 6 1 7,C h i n a)A b s t r a c t:T h e i n c i d e n c e a n d m o r t a l i t y o f c a n c e r k e p t r i s i n g f o r y e a r s.C a n c e r h a s b e c o m e o n e o f t h e m o s t s e r i o u s d i s e a s e s t h r e a t e n i n g h u m a n h e a l t h i n t h e w o r l d.D u e t o t h e d i f f i c u l t y o f p r e c i s e l y t a r g e t i n g t h e t u m o r c e l l s,d i a g-n o s i s a n d t r e a t m e n t o f c a n c e r i s a l w a y s a p r o b l e m.M o l e c u l a r l y i m p r i n t e d p o l y m e r(M I P)i s a k i n d o f s y n t h e t i c r e c e p t o r w i t h t a i l o r e d r e c o g n i z a b l e s i t e s o n i t s m o l e c u l e.I t p r o v i d e s a w a y t o s e l e c t i v e l y r e c o g n i z e t u m o r c e l l s.P r e s e n t l y,m o l e c u l a r i m p r i n t e d p o l y m e r s a r e w i d e l y u s e d i n t h e p r e p a r a t i o n o f a n t i c a n c e r d r u g c a r r i e r m a t e r i a l s.I t h a s b e c o m e a s p e c i f i c t a r g e t i n g t o o l f o r t h e d i a g n o s i s a n d t r e a t m e n t o f c a n c e r.T h e a p p l i c a t i o n o f m o l e c u l a r i m p r i n t e d p o l y m e r i n t h e d i a g n o s i s a n d t r e a t m e n t o f m a l i g n a n t t u m o r s(i n c l u d i n g u s i n g a n t i c a n c e r d r u g s a s t h e t e m p l a t e s,a n d t e m p l a t e s b a s e d o n a p r o t e i n m o l e c u l e m o d e l i n g)w a s r e v i e w e d i n t h i s p a p e r.I n a d d i t i o n,m o l e c u l a r i m p r i n t e d p o l y m e r s a l s o i n h i b i t b r e a s t c a n c e r g r o w t h b y b l o c k i n g t h e h u m a n e p i d e r m a l g r o w t h f a c t o r r e c e p t o r-2(HE R 2)t r a n s d u c i n g p a t h w a y.T h e c u r r e n t c h a l l e n g e s a n d f u t u r e p r o s p e c t s o f m o l e c u l a r i m p r i n t e d p o l y m e r a p p l i c a t i o n i n c a n c e r t h e r a p y a r e a l s o d i s c u s s e d.K e y w o r d s:M a l i g n a n t t u m o r;M o l e c u l a r l y i m p r i n t e d p o l y m e r;T u m o r m a r k e r s;A n t i-c a n c e r d r u g s;D i a g n o s i s a n d t r e a t m e n t i n t e g r a t i o n高分子通报2 0 2 3年 近年来,恶性肿瘤即癌症已严重威胁到人类的健康,尤其是发病率及死亡率均较高的肺癌、肝癌、胃癌等。研究学者们不断探究新的抗肿瘤药物,以期望达到对癌细胞诊断的同时也可以杀死癌细胞的效果,同时也要将抗肿瘤药物对人体正常细胞的损伤程度降到最低,这使得抗肿瘤药物的市场得到发展。目前,我们所了解的癌症的治疗方法主要有放疗、化疗、生物治疗等,常用的药物有阿霉素、5-氟尿嘧啶、卡巴他赛、舒尼替尼、吉西他滨等。在癌症的治疗过程中,虽然这些药物可以杀死癌细胞,但是对于人体正常细胞也有着很大的伤害,会造成患者脱发、恶心、呕吐、食欲不振等各种不适。因此,新的抗肿瘤药物及药物载体亟待研究1。其实,癌症并不是不治之症,有三分之一的癌症如甲状腺癌、乳腺癌等,如能早期诊断并予以治疗是完全可以痊愈的。因此,癌症的早期诊断和治疗对降低其死亡率至关重要。目前,虽然在先进诊断技术的发展方面取得了很大的进展,但只有一小部分的癌症患者可以在早期阶段得到确诊2。肿瘤标志物对于恶性肿瘤与否的早期诊断具有重要的临床应用价值,肿瘤标志物不仅可以反映恶性肿瘤的存在,同时在恶性肿瘤后续的治疗中也发挥着重要的作用,能够掌握恶性肿瘤的生长情况、恢复情况以及复发的可能性。例如,人甲胎蛋白(A F P)是肝癌的标志物,前列腺特异抗原(P S A)的含量可用于诊断乳腺癌、前列腺癌,癌胚抗原(C E A)是直肠癌、胰腺癌、结肠癌的重要标志物。虽然肿瘤标志物的种类很多,可以用于检测各种癌症,但是,目前检测肿瘤标志物的方法大多数是需要进行抗体实验的,抗体实验稳定性较差,成本较高,过程复杂,因此,研究出一种稳定性高、成本较低、操作简单快速、结果可靠的定量和定性检测生物组织中的肿瘤标志物的方法是非常必要的3,4。分子印迹技术是一种很有前途的克服癌症靶向性不准确的方法。分子印迹聚合物(M I P s)也被称为塑料抗体或人工抗体,与抗体相比,M I P s的生产相对简单,成本效益高,并且物理和化学上是稳定的,不会被蛋白酶和核酸酶降解,M I P s已经应用于从小分子(如药物、类固醇、氨基酸、糖)到肽、蛋 白质甚至细 胞的广泛目 标分析物5。M I P s的制备过程中所需要的试剂主要有模板分子、功能单体、溶剂、交联剂。首先在适当的介质中将功能单体与模板分子结合形成功能单体-模板分子复合物,之后加入交联剂,将功能单体在交联剂存在下相互交联起来形成聚合物,使功能单体在特定的空间取向上被固定下来,最后将模板分子脱去。M I P s的主要制备方法有本体聚合、悬浮聚合、分散聚合、沉淀聚合、表面印迹法等6。目前,M I P s主要应用于传感器、模拟酶催化、临床药物分析检测等领域。最近,M I P s已经成功应用于肿瘤靶向和靶向药物递送。随着分析检测技术、合成手段、生物技术的不断更新和完善,分子印迹技术将在越来越多的领域发挥越来越大的作用。本文综述了分子印迹聚合物在恶性肿瘤诊断和治疗方面的应用(包括以抗癌药物为模板、以可以靶向肿瘤标志物的表位为模板、以抗癌药物和可以靶向肿瘤标志物的表位为双模板以及以蛋白质分子建模为模板)制备的分子印迹聚合物。另外,分子印迹聚合物还可以阻断人类表皮生长因子受体-2(HE R 2)的信号通路来抑制乳腺癌的生长。最后,强调了分子印迹聚合物在恶性肿瘤应用的当前挑战和未来前景。1 以抗癌药物为模板制备的分子印迹聚合物 目前治疗癌症的主要方法是将抗癌药物递送进入恶性肿瘤细胞,进而诱导恶性肿瘤细胞凋亡,同时减少对正常细胞组织的毒副作