膀胱癌是泌尿系統最常見的惡性腫瘤之一，依據其發展進程，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，術後常輔以膀胱内灌注化療以降低複發率和延緩疾病進程。但是化療藥物可無選擇性地進入正常膀胱上皮細胞而産生細胞毒性，同時降低藥物的有效作用劑量，減弱治療效果。為了解決化療藥物的特異性問題，研究者開發了多種基于抗體藥物偶聯物（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。
核酸适體是一類具有結合配體功能的單鍊核酸分子，可通過體外篩選方式獲得。除了具有與抗體相媲美的特異性和親和力外，核酸适體的突出優勢還包括易于合成、易于修飾、免疫原性低等，因而被認為具有治療多種疾病的潛力。然而，從上世紀90年代核酸适體藥物的概念提出至今，全世界僅有一種核酸适體藥物獲批臨床使用：2004年，美國FDA批準Pegaptanib，一種抗VEGF的核酸适體，用于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，适體藥物成藥性的最大瓶頸在于其體内遞送和PK/PD問題。而膀胱癌灌注治療這一特殊的臨床應用場景，因其無需經過體内循環（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），可能是一個非常适合核酸适體藥物成藥的臨床适應症。
基于這一理念，我院闫超課題組與現工院于涵洋課題組合作，利用體外篩選方法分離鑒定到能夠特異性結合并内化膀胱癌細胞的核酸适體B1，在此基礎上開發了核酸适體介導的化療藥物靶向遞送系統，并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），給核酸适體藥物的成藥性帶來新曙光。
圖1. 基于核酸适體的膀胱癌靶向灌注藥物示意圖
研究團隊首先采用基于細胞的SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) 技術，篩選出了能特異性識别内化膀胱癌細胞但不識别正常膀胱上皮細胞的核酸适體。為了提高核酸适體的生物學穩定性，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适體B1具有特異性識别膀胱癌細胞的能力，且能夠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. 核酸适體B1特異性内化膀胱癌細胞
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，可自發嵌入雙鍊DNA的GC堿基對中。考慮到核酸适體B1特異内化膀胱癌細胞的性質，作者設計在核酸适體B1末端偶聯一段長DNA雙鍊，形成核酸适體B1為“車頭”、長雙鍊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内嵌于納米火車的雙鍊結構中，經内吞作用進入細胞溶酶體後雙鍊DNA被破壞，化療藥物被釋放發揮作用。進一步研究發現核酸适體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. 核酸适體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拟臨床灌注治療實驗，發現核酸适體B1介導的納米火車載藥體系明顯抑制腫瘤的生長，治療效果顯著優于表阿黴素單藥，并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
該工作首次報道了膀胱癌特異性的核酸适體，并構建了基于核酸适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，也為核酸适體藥物拓展了一個獨特的具有極大成藥潛力的适應症。
這一成果以Development of novel aptamer-based targeted chemotherapy for bladder cancer為題，近期發表于伟徳国际官网登录入口學科卓越期刊Cancer Research雜志。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，美國洛杉矶Cedars Sinai Cancer Center主任Dan Theodorescu教授、伟徳国际官网登录入口于涵洋教授和闫超教授為文章的共同通訊作者，伟徳国际官网登录入口郭佳傑、霍凡、楊錦滔、賈儒、王娟、黃琦菊對該工作亦有貢獻。
原文鍊接：https://aacrjournals.org/cancerres/article/doi/10.1158/0008-5472.CAN-21-2691/675675