近日，廈門大學(xué)藥學(xué)院霍帥東教授與德國(guó)萊布尼茲材料研究所（DWI–Leibniz Institute for Interactive Materials）Andreas Herrmann教授團(tuán)隊(duì)合作，在利用機(jī)械力精準(zhǔn)調(diào)控藥物活性領(lǐng)域取得新突破。相關(guān)研究成果以“Mechanochemical bond scission for the activation of drugs”為題發(fā)表于最新一期的《自然》子刊Nature Chemistry（《自然-化學(xué)》）。

藥物的低選擇性往往會(huì)帶來不必要的毒副作用。要想徹底克服這一問題，需要在分子層面實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物活性的精準(zhǔn)調(diào)控，從根本上消除藥物本身帶來的不良影響。隨著機(jī)械力化學(xué)（Mechanochemistry）領(lǐng)域的興起和快速發(fā)展，機(jī)械力逐漸展現(xiàn)出其在分子水平調(diào)控化合物化學(xué)性質(zhì)的優(yōu)勢(shì)和潛力，為實(shí)現(xiàn)藥物活性的精確調(diào)控提供了可能。

在此項(xiàng)成果中，研究人員利用超聲機(jī)械力化學(xué)，通過三種不同策略分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)弱共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵的選擇性斷裂，首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚合物或納米結(jié)構(gòu)中小分子化療藥物的精準(zhǔn)激活。第一種策略是依靠以抗癌藥喜樹堿（CPT）為中心的二硫化聚合物，超聲機(jī)械力的施加可選擇性切斷二硫鍵，使其轉(zhuǎn)化為硫醇并促進(jìn)分子內(nèi)5-exo-trig環(huán)化作用，從而釋放并活化喜樹堿分子。第二種策略依賴于RNA適配體與其靶分子的結(jié)合作用。其中，實(shí)驗(yàn)合成的高分子量多適體可與多個(gè)抗生素新霉素B（Neomycin B）或巴龍霉素（Paromomycin）結(jié)合并抑制其活性。超聲機(jī)械力的施加可破壞結(jié)構(gòu)中的非共價(jià)鍵作用，進(jìn)一步導(dǎo)致RNA主鏈的部分共價(jià)鍵斷裂，從而釋放并激活藥物分子。第三種方法則是基于對(duì)機(jī)械力敏感的前藥組裝體中萬古霉素（Vancomycin）與其短肽靶序列之間的超分子結(jié)合作用。超聲機(jī)械力的施加可選擇性破壞結(jié)構(gòu)（聚合物-納米顆?；蚣{米顆粒-納米顆粒）中的多氫鍵作用，從而在分子層面激活抗生素藥物分子的活性。

該項(xiàng)成果是利用機(jī)械力在分子層面實(shí)現(xiàn)藥物活性精準(zhǔn)調(diào)控的首次報(bào)道，提供了一種極限精準(zhǔn)的治療策略。值得一提的是，英國(guó)利物浦大學(xué)的Roman Boulatov教授在同期News & Views專欄對(duì)該工作進(jìn)行了亮點(diǎn)評(píng)述，其中他提到：“These results offer a promising approach that can be tailored to diverse molecular structures of modern pharmaceuticals”。該項(xiàng)研究不僅有助于發(fā)展基于超聲力化學(xué)的藥物活化治療新策略，為解決當(dāng)前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要難題提供新思路，更有利于加深人們對(duì)機(jī)械力在微觀生命活動(dòng)中扮演重要角色的進(jìn)一步理解。

來源：廈門大學(xué)

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https://www.nature.com/articles/s41557-020-00624-8