中国科学家实现三氧化二砷“仿生递送”治疗白血病

三氧化二砷（ATO）已获批成为急性早幼粒细胞白血病治疗的药物。为提升白血病的治疗效果并扩展适应症，中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室研究员马光辉、魏炜课题组提出一种“仿生递送”新策略，并联合北京大学教授马丁和南方医科大学珠江医院教授李玉华开展了紧密合作，利用体内存在的天然铁蛋白颗粒（Fn）作为药物载体，解决了Fn高效装载ATO的难题并实现了靶向递送，显著抑制了多种白血病的进展。研究论文于北京时间2021年10月25日在《自然—纳米技术》（Nature Nanotechnology）上发表。

“仿生递送”的原理是基于体内天然颗粒创建药物载体，并借助体内固有路径靶向递送药物。其优势是能够克服体内复杂环境和多重屏障，并且具有较高的成药性。

研究团队首先收集大量临床外周血和骨髓样本，发现健康样本中的红细胞、淋巴细胞、单核细胞和粒细胞的CD71表达水平较低（平均阳性率10%），而患者样本中白血病细胞的CD71表达水平显著升高（平均阳性率90%）。CD71的特异性高表达不受限于白血病的类型和进程，证明了其作为白血病细胞广谱靶点的可行性。在此基础上，研究团队提出利用CD71配体Fn作为载体靶向递送ATO。

研究过程中，由于Fn内腔直径小于8纳米，空间十分有限，这对小分子ATO的高效装载和可控释放提出了挑战。为解决这一难题，研究团队基于Fn的耐热性能、铁对Fn内腔的亲和性以及砷与铁的相互作用，巧妙设计铁预成核的策略并高效锚定了三价砷（Fn：As=1：200），形成砷基铁蛋白（As@Fn）。实验显示，静脉注射后，砷基铁蛋白可以借助CD71的识别，靶向富集于白血病细胞，并在胞内酸性溶酶体中选择性释放活性三价砷，高效杀伤白血病细胞。这意味着，上述仿生靶向递送策略显著提高了临床砷制剂的耐受剂量，并且将适应症扩展至急性髓系、急性淋系和慢性髓系等多种白血病类型。同时，研究团队在临床样本和患者来源的异种移植模型上证明，砷基铁蛋白可显著抑制多种白血病的进展，效果显著优于现有的单独ATO和联合化疗策略。

鉴于Fn为人体内源组分且ATO为已批准用药，该制剂具有较好的临床转化潜力。