新快报讯 “项目发现了强有力的TACMA化学工具,并在此基础上,创新了不依赖生物标志物的靶向药物递送策略,实现了pH超敏溶瘤高分子的靶向杀瘤新范式。成果为肿瘤靶向治疗提供了新策略。”
日前,由华南理工大学作为第一完成单位的成果“肿瘤微环境响应高分子设计及药物递送基础研究”,斩获2025年度国家自然科学奖二等奖。据悉,团队在20年前就有了相关创想,这也是华工广州国际校区学院获得的首个国家科学技术奖。
首创不依赖生物标志物的“TACMA”化学工具
生物医药产业是保障国计民生与国家安全的新兴支柱产业,是实施“健康中国”战略的核心引擎。面对恶性肿瘤治疗这一重大公共卫生挑战,靶向药物开发和靶向递送都高度依赖肿瘤生物标志物的识别与应用。
奖项公布后,记者专访了获得该奖项的华工科研团队——华工生物医学科学与工程学院王均教授团队。
据介绍,现有肿瘤靶向治疗范式,不管是靶向药物还是靶向递送,都依赖生物标志物的表达。
其中,肿瘤生物标志物面临着两个痛点。一是在不同个体、不同肿瘤类型的表达水平差别巨大,这就使得很多靶向药物只对部分患者有效,缺乏普适性。就像大家熟知的,很多癌症患者在治疗前要进行基因测序,只有满足特定基因或蛋白(即生物标志物)表达的一部分患者才适用某类特定药物。更大的困境是,现有的肿瘤生物标志物种类十分有限,大量患者没有可用的生物标志物,因此面临无药可用的艰难处境。
而药物递送领域也面临的缺乏肿瘤靶向性,体内全身分布,造成副作用;体内生理环境复杂,药物经过静脉注射后,真正到达肿瘤部位的效率低下,极大限制了药物的治疗效果的两大痛点。
因此,开发不依赖生物标志物、具有更广泛适用性、肿瘤靶向药物递送体系就显得迫在眉睫。
对此,王均教授团队从肿瘤组织代谢特征和功能高分子设计入手,首创不依赖生物标志物的肿瘤弱酸性pH催化的TACMA化学(2,3-二甲基取代马来酰胺断键反应),提出了肿瘤弱酸性微环境激活的生物医用高分子设计新范式,构建了基于TACMA化学的高分子递送载体。
王均教授介绍,项目提到的肿瘤微环境响应高分子设计的核心在于利用肿瘤与正常组织具有不同的代谢特点。肿瘤为了维持自身快速增长的能量供给,进行有氧糖酵解代谢产生大量乳酸,在肿瘤组织富集导致肿瘤组织的酸性(pH 6.7-7.0),正常组织是pH 7.4,称为Warburg效应。就是这一微小的肿瘤弱酸性微环境,理论上覆盖所有的实体瘤。
“团队在20年前就注意到了这一生物学发现,也产生了将其利用起来作为肿瘤靶向药物递送基础的想法。”但找到对这么微弱酸性具有高响应的能力的化学结构,谈何容易。
多年来,团队尝试大量化学结构,均没有实现预期目标。科研进展一度陷入停滞,又经过近两年多时间的不断探索,终于发现2,3-二取代的马来酰胺可以在肿瘤弱酸性条件下发生快速断键反应,称之为TACMA化学;基于TACMA的高分子载体设计可以在肿瘤组织特异性实现各类性能变化,提高药物在肿瘤的靶向富集,增加肿瘤细胞对药物的摄取,实现肿瘤靶向药物递送,并克服药物体内递送的多重屏障,如循环、富集、渗透、摄取、释放等,提高肿瘤治疗效果。
开发pH超敏激活的“溶瘤”高分子
项目中另一个重要发现是开发了pH超敏激活的“溶瘤”高分子。据团队成员介绍,这类高分子材料可超敏响应肿瘤微酸性条件,像二极管晶体一样,实现“溶瘤”活性“开”和“关”的快速切换,只在肿瘤组织发挥“溶瘤”作用,杀伤肿瘤细胞,而对正常组织没有伤害。
值得一提的是,这类材料自身就具有选择性杀伤肿瘤的功能,而不需要额外的药物。这实现了一种不需要药物的肿瘤靶向治疗新范式。项目成果,也为肿瘤靶向治疗提供了新策略。
其中TACMA化学工具受到国内外研究人员广泛关注,相关论文的引用次数超5000次;被数十个国家/地区研究人员引用、验证和借鉴,引领了相关领域的研究,同时也获得了国内外同行的高度评价。
据介绍,项目成果在化学、材料学、药学等多领域具有广泛用途,用于递送载体构建,小分子药物前药合成,可降解聚合物合成及回收等。目前,该成果已被国内外数百个实验室的研究证实、借鉴和发展,有力推动了小分子和生物大分子药物的转化研究。
王均也透露,团队本身也正在基于该成果大力推进生物大分子药物的开发和转化研究。而国外包括药物递送领域奠基人之一、美国工程院外籍院士、日本著名科学家Kazunori Kataoka教授等将其应用于细胞因子的肿瘤靶向激活,增加肿瘤富集和疗效,克服系统注射的全身性毒副作用。
据悉,近年来,华南理工大学始终坚持以“四个面向”为引领,自觉担当起支撑高水平科技自立自强的时代重任,加强有组织科研,不断聚焦重大基础前沿研究和关键核心技术领域的攻关,加大对重大原始创新成果的培育力度,推动实现前瞻性基础研究、引领性原创成果的重要突破,产出大批具有影响力的科技创新成果。
采写:新快报讯 记者 王娟 通讯员 华轩
