膀胱癌是泌尿系統最常見的惡性腫瘤之一，依據其發展行程，可分為非肌層浸潤性與肌層浸潤性膀胱癌兩大類，初診患者中非肌層浸潤性膀胱癌約占75%。手術切除是非肌層浸潤性膀胱癌的臨床主要治療手段，術後常輔以膀胱內灌注化療以降低復發率和延緩疾病行程。但是化療藥物可無選擇性地進入正常膀胱上皮細胞而產生細胞毒性，同時降低藥物的有效作用劑量，减弱治療效果。為了解决化療藥物的特异性問題，研究者開發了多種基於抗體藥物偶聯物（ADC）的靶向遞送體系，但均為針對肌層浸潤性膀胱癌的全身給藥治療，尚未見靶向非肌層浸潤性膀胱癌的局部灌注治療方案。
核酸適體是一類具有結合配體功能的單鏈核酸分子，可通過體外篩選管道獲得。除了具有與抗體相媲美的特异性和親和力外，核酸適體的突出優勢還包括易於合成、易於修飾、免疫原性低等，因而被認為具有治療多種疾病的潜力。然而，從上世紀90年代核酸適體藥物的概念提出至今，全世界僅有一種核酸適體藥物獲批臨床使用：2004年，美國FDA準予Pegaptanib，一種抗VEGF的核酸適體，用於治療老年性黃斑變性這一眼科疾病。和其它類型的核酸藥物類似，適體藥物成藥性的最大瓶頸在於其體內遞送和PK/PD問題。而膀胱癌灌注治療這一特殊的臨床應用場景，因其無需經過體內迴圈（尿路插管給藥），且無特殊的藥劑學要求（生理鹽水或水均可作為溶劑），可能是一個非常適合核酸適體藥物成藥的臨床適應症。
基於這一理念，南京大學醫藥生物技術國家重點實驗室（生命科學學院）閆超課題組與現代工程與應用科學學院（下簡稱“現工院”）於涵洋課題組合作，利用體外篩選方法分離鑒定到能够特异性結合併內化膀胱癌細胞的核酸適體B1，在此基礎上開發了核酸適體介導的化療藥物靶向遞送系統，並在小鼠膀胱癌原位模型的灌注治療實驗中展現了良好的抗腫瘤效果和藥物安全性（圖1），給核酸適體藥物的成藥性帶來新曙光。
圖1.基於核酸適體的膀胱癌靶向灌注藥物示意圖
研究團隊首先採用基於細胞的SELEX（Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment）科技，篩選出了能特异性識別內化膀胱癌細胞但不識別正常膀胱上皮細胞的核酸適體。為了提高核酸適體的生物學穩定性，在篩選實驗中使用了含2’-氟修飾的嘧啶堿基和2’-脫氧的嘌呤堿基核苷酸。經序列優化後的核酸適體B1具有特异性識別膀胱癌細胞的能力，且能够區分從膀胱癌患者的腫瘤組織與癌旁組織中分離獲得的原代腫瘤細胞和正常上皮細胞（圖2）。
圖2.核酸適體B1特异性內化膀胱癌細胞
臨床常用的膀胱癌灌注化療藥物表阿黴素（Epirubicin，EPI），是一種蒽環黴素類藥物，可自發嵌入雙鏈DNA的GC堿基對中。考慮到核酸適體B1特异內化膀胱癌細胞的性質，作者設計在核酸適體B1末端偶聯一段長DNA雙鏈，形成核酸適體B1為“車頭”、長雙鏈DNA為“車廂”的納米火車結構。結果顯示納米火車依然具有良好的膀胱癌細胞選擇性（圖3）。
在體外中性條件下化療藥物可穩定內嵌於納米火車的雙鏈結構中，經內吞作用進入細胞溶酶體後雙鏈DNA被破壞，化療藥物被釋放發揮作用。進一步研究發現核酸適體B1介導的靶向遞藥體系對正常膀胱上皮細胞SV-huc-1的毒性作用明顯降低。
圖3.核酸適體B1介導的納米火車結構的構建
最後，作者在小鼠膀胱癌原位模型中進行擬臨床灌注治療實驗，發現核酸適體B1介導的納米火車載藥體系明顯抑制腫瘤的生長，治療效果顯著優於表阿黴素單藥，並且顯著降低了藥物的毒副作用（圖4）。
圖4.膀胱癌原位模型灌注治療效果
該工作首次報導了膀胱癌特异性的核酸適體，並構建了基於核酸適體的納米火車靶向遞藥體系，不僅為膀胱癌的臨床治療提供了新的策略，也為核酸適體藥物拓展了一個獨特的具有極大成藥潜力的適應症。
這一成果以Development of novel aptamer-based targeted chemotherapy for bladder cancer為題，近期發表於南京大學學科卓越期刊Cancer Research雜誌。現工院已畢業博士生王瑤、生科院博士生張楊、江蘇省人民醫院泌尿外科李鵬超副主任醫師為文章的共同第一作者，美國洛杉磯Cedars Sinai Cancer Center主任Dan Theodorescu教授、南京大學於涵洋教授和閆超教授為文章的共同通訊作者，南京大學郭佳傑、霍凡、楊錦滔、賈儒、王娟、黃琦菊對該工作亦有貢獻。
原文連結：https://aacrjournals.org/cancerres/article/doi/10.1158/0008-5472.CAN-21-2691/675675