12月24日，国际学术期刊《Angewandte Chemie-International Edition（德国应用化学）》在线发表了东南大学生物科学与医学工程学院/数字医学工程全国重点实验室梁高林教授团队的最新研究成果，文章标题为《Apoptosis-Amplified Intracellular Paclitaxel Nanoparticle Formation Enhances Microtubule Aggregation and PANoptosis》。该项研究首次提出“凋亡放大癌细胞内紫杉醇纳米颗粒形成”的新策略，通过增强癌细胞内微管聚集，进而高效触发细胞泛凋亡，最终在动物原位乳腺癌模型中实现了优异的治疗效果，为乳腺癌的精准治疗提供了全新思路（Angew. Chem. Int. Ed., 2025, DOI: 10.1002/anie.202517035）。
紫杉醇作为临床一线小分子化疗药物，其疗效提升与副作用降低是长期研究焦点。现有优化路径中，单纯增加剂量易引发系统性毒性；传统的紫杉醇纳米制剂虽能提高制剂药物浓度，但仍然受限于癌细胞对纳米制剂的极低摄取效率（多数纳米载体胞内递送效率不足0.7%）。此前，梁高林团队已利用CBT-Cys反应在癌细胞内原位组装形成紫杉醇纳米颗粒，成功克服肿瘤的多药耐药并取得了优异的抗肿瘤效果，证实了胞内紫杉醇纳米颗粒形成是肿瘤治疗的高效策略。基于紫杉醇通过稳定微管、阻断细胞分裂进而诱导癌细胞凋亡的核心作用机制，以及凋亡关键标志物半胱天冬酶-3（caspase-3）可特异性切割DEVD多肽序列的特点，本研究进一步提出创新假设：利用紫杉醇诱导产生的caspase-3对DEVD多肽的特异性识别与剪切，放大癌细胞内紫杉醇纳米颗粒的形成效率，从而进一步放大紫杉醇的抗肿瘤效果。直至目前，该“凋亡放大胞内紫杉醇纳米颗粒形成”策略尚未见相关报道。
基于上述思路，该项研究设计了一种紫杉醇前药Ac DEVDC(StBu)K(PTX) CBT，其包含三个关键组分（如图a所示）：Ac DEVD肽序列（caspase 3特异性切割底物）、s 叔丁基巯基（StBu）保护的半胱氨酸（Cys）和2 氰基苯并噻唑（CBT）结构（用于CBT Cys点击反应）以及紫杉醇治疗单元。该前药在癌细胞内的作用机制（如图b所示）：Ac-DEVDC(StBu)K(PTX)-CBT在癌细胞内谷胱甘肽（GSH）还原与caspase-3切割的双重作用下，触发CBT-Cys点击反应，自组装形成紫杉醇纳米颗粒。这些纳米颗粒不仅能聚集微管、促进癌细胞凋亡，还能激活更多caspase-3，驱动更多纳米颗粒生成，形成“疗效循环放大”。体外实验结果显示，该化合物能显著抑制细胞周期进程，使磷酸化YAP-1蛋白水平下调约48%，并成功诱导依赖ZBP-1/AIM2通路的泛凋亡（PANoptosis）。在原位肿瘤模型中，与游离紫杉醇治疗相比，Ac-DEVDC(StBu)K(PTX)-CBT可显著上调肿瘤组织中caspase-3的表达水平，并通过破坏细胞骨架结构，有效延长模型动物的生存期。这一创新性治疗策略为临床肿瘤高效治疗提供了一个创新性的思路。
该论文的第一作者为东南大学至善博士后刘筱阳。东南大学首席教授、数字医学工程全国重点实验室副主任梁高林为最后通讯作者。该工作在国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省双创团队、江苏省自然科学基金、国家资助博士后研究人员计划、江苏省卓越博士后计划以及中国博士后科学基金面上项目的资助下完成。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202517035