Nature子刊：砒霜抗癌，中國科學家還有新招！

　　近日，由中科院過程工程所馬光輝研究員和魏煒研究員、北京大學馬丁教授、南方醫科大學李玉華教授聯手，對于砒霜治療白血病的療法進行了創新性續寫。

　　他們發現CD71可以作為白血病的治療靶點，并利用CD71的配體——鐵蛋白作為載體，成功裝載三氧化二砷（也就是砒霜）藥物，顯著提高三氧化二砷藥物在多種白血病治療中的靶向性，有效抑制白血病進展。

　　文章發表在《自然》子刊上。

　　白血病是一種嚴重威脅人類健康的血液系統惡性腫瘤，無論患者是成人還是兒童，生存幾率都極低。據國際癌癥組織統計，2020年全球因白血病死亡人數超過30萬，我國有6萬人死于白血病[2，3]。

　　目前，白血病可分為急性淋巴性白血病（ALL）、急性骨髓性白血病（AML）、慢性淋巴細胞性白血病（CLL）與慢性骨髓性白血病（CML）等類型，而化療仍是治療各類型白血病的首選，臨床已經建立起針對不同類型白血病的標準化療方案。

　　其中，三氧化二砷藥物（ATO）是治療急性早幼粒細胞白血病（APL，屬于AML的一種）的一線抗腫瘤藥物，三價砷（AsⅢ）能夠促使白血病細胞凋亡[4，5]。

　　然而，當前臨床使用的ATO注射劑，其脫靶效應和毒副作用不可忽視，而且吸收效率在其它白血病類型中更為受限[6，7]。因此，如何在不自損八百的情況下將“鶴頂紅”灌給白血病細胞，提高ATO對于各種類型白血病的療效，是個亟待解決的重點問題。

　　于是研究者們便想到，既然直接注射時ATO藥物在體內容易“迷路”，那就構建一個載體把ATO藥物打包裝好，靶向送到白血病細胞面前，來個“送貨上門”。

　　那么接下來就來看看，研究者們是如何做到的。

　　既然是送貨上門，首先得搞清收貨地址，也就是白血病細胞上的靶點。

　　通過收集大量臨床外周血和骨髓樣本，研究者們發現，一種名為CD71的受體在許多類型的白血病細胞上特異性高表達（陽性率>90%）。也就是說，可以將CD71作為治療白血病的可靠標志物、潛在的藥物靶點。

　　有了白血病細胞的門牌號，該挑選合適的包裹了。研究者們選用鐵蛋白（Fn）作為包裹ATO藥物的載體，這是一種在人體內用于儲存鐵離子（Fe）的主要蛋白質。選擇Fn的理由也很充分[8-12]：

　　①它能夠形成一個大約8nm的內部空腔結構，足以裝載ATO藥物；

　　②它是CD71的配體，能夠實現與不同類型的白血病細胞的靶向結合；

　　③具有耐高溫特性（60℃）等。

　　有了這些特性，再加上Fe-Fn的親和性、Fe-AsⅢ的親和性，研究者們成功用鐵蛋白構建出穩定的ATO藥物載體——As@Fn（Fn：As=1：200）。As@Fn能夠靶向結合于白血病細胞后被內吞，由溶酶體“拆開快遞”，將包裹于鐵蛋白中的ATO藥物釋放出來，靶向殺傷白血病細胞。

　　另外，研究者們在多種白血病細胞系（NB4：APL；K562：CML；Nalm6：ALL；RPMI8402：ALL；THP-1：AML；Jurkat：ALL；MOLT-4：ALL；U937：AML）中觀察到，白血病細胞的CD71表達量與As@Fn的細胞毒性呈正相關，可以作為臨床預測As@Fn治療效益的指標。

　　研究者們還用患者來源的白血病細胞檢測了As@Fn的結合能力。通過流式細胞術發現， As@Fn總是能夠特異性地結合于不同類型的白血病細胞，對正常細胞的影響微乎其微，而且細胞毒性明顯強于現有的ATO藥物。

　　為給As@Fn的臨床應用鋪路，他們利用小鼠模型對As@Fn的靶向性、療效等進行了進一步評估。

　　將As@Fn通過靜脈注射的方式向HL-60白血病小鼠模型給藥后，和直接注射ATO藥物相比，AsⅢ在小鼠的腦、肺、心、肝、脾、腎等器官中的分布顯著下降，進一步說明As@Fn明顯改善ATO藥物的靶向性，降低其毒副作用。

　　另一方面，As@Fn 的血液半衰期是ATO藥物的近11倍（107.4min vs.10.1min)。這給了As@Fn充足的時間找到靶點CD71，將藥物有效送到白血病細胞家門口。而且與直接靜脈注射ATO藥物相比，注射As@Fn后白血病細胞中的三價砷積累量確實更多（外周血：12% vs. 65%；骨髓：17% vs. 69%)。

　　不僅如此，研究者們還用人源性腫瘤組織異種移植小鼠模型（PDX）再次證明，As@Fn的適應證不局限于急性早幼粒細胞性白血病，而且療效優于現有的聯合治療以及單獨使用ATO藥物治療。

　　研究者們用ALL患者來源的細胞系構建小鼠模型，從小鼠骨髓和脾臟中獲得白血病母細胞用于體外評價，并將它們分為四個治療組：PBS對照組、臨床常用的ALL治療方法（長春新堿+地塞米松聯合治療）組、ATO治療組、As@Fn治療（5mg kg-1）組。

　　從體外實驗來看，與之前的研究結果相符，小鼠白血病細胞的CD71陽性率高達95%；與As@Fn特異性結合力強，KD值達18.05nM，Bmax達127×10？19mol cell–1。與ATO藥物相比，As@Fn能夠將白血病細胞對AsⅢ的吸收效率提高4倍，且細胞毒性更強（IC50值降低成ATO藥物的三分之一）。

　　從體內實驗來看，與其它組相比，在35天之前As@Fn組的白血球數值增加明顯得到抑制，隨后緩慢增加；而且As@Fn組小鼠的體重變化穩定，脾臟腫大減少。在第6周時，其它三組小鼠均已死亡，而As@Fn治療組小鼠在6周后仍有75%存活。

　　總體而言，李玉華等人確定了CD71作為治療白血病的有效靶點，并針對此靶點成功設計出ATO藥物的靶向載體——As@Fn，顯著改善當前ATO藥物直接靜脈注射的靶向性不佳、毒副作用等問題。同時，As@Fn還將ATO藥物的適應癥從急性早幼粒細胞性白血病擴展到多種類型白血病。

　　研究者們表示，雖然此次研究仍為臨床前研究，但由于鐵蛋白是人體內的天然組分，再加上ATO也是已批準藥物，As@Fn走向臨床應用的道路并不會遠，具有較好臨床轉化潛力。另外，鐵蛋白的特性意味著它也許還能同時裝載不同的白血病藥物，利用藥物的協同作用達到抗白血病的目的。