以下为研究概况、技术框架、实验结果与结论: 1、研究概况 药物递送系统是指一系列将药物输送到体内特定部位以实现治疗效果的方法和技术,提高了治疗的精确性和效果并有效降低了副作用。 光响应药物递送是智能药物递送领域的一大重要分支,利用光触发方法有望实现对药物的精准递送。其中,以紫外光(UV)为代表的短波光,因其能量强、可有效触发给药机制的特点备受关注。 本研究为药物递送领域提出了新的大模型赋能的计算化学解决方案。 2、技术框架 图1. 有6个分子的第一激发能大于6.199eV(推测对应的最大吸收峰波长为200nm),达到饱和状态,7个分子的最大吸收峰波长介于200-400nm之间,5个分子处于可见光和近红外波段。 SMILES表达式为C=CC=NSN=C的分子则具有紫外光吸收特性,有可能用于药物递送。 表1.
用于遗传性疾病或代谢疾病治疗的酶常常受药代动力学和稳定性欠佳的困扰,纳米药物递送系统有望改善酶疗法的性能。加州大学圣地亚哥分校张良方/Ronnie H. 膜上的表面受体还可以提供与封装的酶协同作用的其他功能,实现疾病的靶向药物递送。利用尿酸酶作为模型酶,作者证明了这种方法在多种动物疾病模型中的起效。 在此,细胞膜包被的纳米药物递送系统具有生物相容性并且可用于有效地保护包载的酶免受周围环境的影响;这种对酶有效负载的长期免疫应答的影响将需要在未来的研究中进行评估。 可以预见,该策略可以应用于广泛的酶有效递送,并且基于其独特的生物界面特性,可以采用不同的膜修饰产生协同作用。膜材料可以来自自体来源,从而有助于个性化疗法的制备。 MOF核的形状也可以改变,以增强纳米颗粒与细胞之间的相互作用,这对于靶向递送应用特别有益,具有改变酶疗法临床应用的潜力。
DRUGONE 人工智能有潜力重塑药物递送用纳米颗粒的开发,但现有策略通常只关注材料选择或组分比例的单一优化。 该研究展示了一种可推广的策略,将机器人实验、核方法机器学习与实验验证结合,加速药物递送用纳米颗粒配方优化。 近年来,人工智能在药物研发中展现出巨大潜力,已推动部分候选药物进入临床试验。 尽管早期药物发现因数据充足而成为研究重点,但药物递送与安全性优化仍存在巨大挑战,主要受限于数据匮乏与复杂的生理环境。 与通用机器学习模型相比,TuNa-AI 的定制化架构更适合纳米医学领域的挑战,能够在有限数据下实现可靠预测,并在药物递送场景中展现出广泛应用潜力。 未来,更多专门化的计算工具将加速并降低药物递送系统的研发风险,为临床转化与患者治疗提供更安全有效的解决方案。
药物递送系统的开发是一个复杂的多目标优化过程,基于试错的传统实验方法往往导致开发周期漫长且成本高昂1。近年来,人工智能(AI)凭借其强大的数据处理与分析能力,在药物递送研究中受到广泛关注。 图1呈现了基于Web of Science数据库统计的2000-2024年间药物递送领域AI相关出版物数量变化趋势,数据清晰显示相关研究自2018年起呈现指数级增长。 目前,多种先进AI技术正通过提供创新解决方案来替代传统试错实验方法,从而全面推动药物递送领域的革新与发展2-4。 澳门大学欧阳德方博士团队系统性地梳理了AI技术在药物递送领域的演进历程,从早期的简单模型到当前的先进算法,全面覆盖了配方优化、关键参数预测及从头材料设计等多元应用场景。 GA 图1. 2000年至2024年间Web of Science数据库中药物递送领域AI相关出版物数量的变化统计。 表1.
协同作用归因于有效的肿瘤内PAL / HCQ蓄积,游离药物则表现出明显不同的循环和生物分布特征。与各种对照(包括游离药物混合物)相比,PAL / HCQ共递送纳米颗粒可最有效地抑制PDAC。 本文设计了一种使用纳米技术在PDAC中实施CDK4 / 6抑制联合治疗的方法。PAL与自噬抑制剂HCQ按比例共包封可导致同步的PK曲线和安全的药物比率,这是体内最佳药物协同作用的关键因素。 CDK4 / 6抑制联合治疗平台可在体内维持预定比例以实现最佳药物协同作用,并降低毒性。 有望鉴定出结构上和药理学上合适的药物组合,并设计出其他纳米载体,用于按比例共递送的CDK4 / 6抑制联合疗法。 如果需要多种药物治疗方案,例如PAL + HCQ + ABT-737,作者更趋向于开发二合一纳米递送系统,同时通过常规给药途径引入第三个药物。从制备过程和质量控制的角度来看,这更加可行。
最后,未递送的载体可以通过肾脏清除而被生物降解而没有明显的毒性。此处描述的SP @ DOX提出了一种新颖的生物混合策略,用于靶向药物递送和有效治疗癌症转移。 然而,这种治疗方法的有效性受到药物递送效率差的限制,在这种情况下,许多现有的治疗药物无法到达转移性病变并无法充分发挥作用。 因此,迫切需要找到一种可行,实用和生物安全的策略靶向转移部位并有效地递送药物。在这种情况下,存在利用生物可降解的微藻递送系统进行癌症转移治疗的巨大机会。 微藻的最新研究进展已经证明了其在药物装载,靶向递送和荧光成像方面的巨大生物医学潜力。尽管取得了一些进步,但是其体内应用仍处于起步阶段。 作者进一步评估了加载药物2、4、6、12、24和48小时后对螺旋藻的影响。剩余DOX的红色信号和吸光度从2到12 h稳定下降。在24和48小时发现了螺旋藻的特征吸收峰,表明生物结构遭到破坏。
由于复杂的生物屏障,基于纳米颗粒的药物递送面临着不精确的靶向递送和药物生物利用度低的挑战。在此,美国德克萨斯大学奥斯汀分校Nicholas A. Peppas、四川大学高会乐设计了靶向级联,双重药物加载的核壳纳米颗粒(DLTPT),由靶向CD44的透明质酸修饰的阿霉素(HA-DOX)壳和靶向线粒体的三苯基膦衍生物的纳米颗粒核负载氯尼达明(LND) 这种智能纳米平台克服了化学疗法的生物学障碍,包括延长血液循环时间、增强渗透和保留能力、增加细胞摄取以及靶向细胞器的递送和释放,从而将DOX和LND同步递送至特定的作用部位。 该策略对于开发先进的级联靶向纳米系统以实现有效的药物递送并增强免疫反应具有非常重要的价值。 原文链接: https://advances.sciencemag.org/content/7/6/eaba0776
这个过程实现了惊人的信号放大:在细胞实验中,这套系统实现了最高 217 倍的扩增效率,相比输入的生物标志物,靶向递送的药物信号放大超 100 倍。 b 图:通过显微成像,比较分裂引发剂中 3WJ 长度(4 nt、6 nt、8 nt)对 A-431 细胞 HCR 性能与特异性的影响。 可编程多药联合递送,破解肿瘤耐药 这套系统的模块化设计,让药物递送拥有了无限可能。 研究人员在不同的 DNA 发夹上分别偶联了 MMAE 和 Dxd(德曲妥珠单抗的核心药物),成功实现了两种不同化疗药物的联合精准递送。 不止于药物递送,解锁免疫治疗新玩法 除了直接递送化疗药物,研究团队还解锁了这套系统的另一大潜力:通过 HCR 反应,在肿瘤细胞表面特异性招募抗体。
换句话说,多肽药物现在不再只是小分子和抗体之间的中间选项。它正在变成一个可以被设计、被修饰、被递送、被组合的平台型药物空间。 多肽药物发展时间线。 GLP-1 是多肽药物的强样本,但不是所有多肽药物都能复制它的商业路径。很多多肽药物面对的是更小的适应症、更复杂的递送难题,或者更难验证的机制。 这个变化让多肽药物从分子本体扩展到了递送逻辑。 已获批口服多肽药物及其口服递送策略 但 Rybelsus 的成功不能被解读为口服多肽时代已经全面到来。 如果说过去多肽药物的关键词是天然活性,那么未来的关键词更可能是: 可设计、可递送、可组合。 这才是多肽药物真正值得继续关注的地方。
主线选择6篇,延伸阅读2篇。它们不完全属于同一种类型,有的是原始研究,有的是综述;有的直接面向药物设计,有的更偏递送、机制或生物制造。 一分钟速读 这期的6篇主线文章分别覆盖了AIDD链条中的不同位置。 Nature Biotechnology 的MOLEA把AI用于LNP工程,目标是提升mRNA递送的组织选择性。 LNP已经是RNA药物递送中最重要的载体之一,但组织选择性不足、肝脏富集和脱靶毒性仍然限制了其更广泛的治疗应用。 放在AIDD语境里,这项研究把AI从候选分子发现推进到了递送系统工程。对核酸药物来说,载体设计本身就是药物开发的一部分。药物有没有潜力是一回事,能否抵达正确组织,是另一回事。 DOI: 10.1021/jacs.6c05010.
中科院上海药物所甘勇研究员团队构建了载有阿霉素(DOX)的智能脂质体MC-T-DOX,该脂质体通过膜型1基质金属蛋白酶(MT1-MMP)可裂解的肽携带适当低密度的西仑吉肽(血管生成抑制药), αvβ3整联蛋白特异性 因此,将肿瘤血管生成促进的调节与智能纳米药物输送相结合的策略代表了一种在广泛的低灌注肿瘤中改善药物输送和治疗功效的有前途的方法。 为了实现有效和特异性的血管促进以改善肿瘤药物的输送,本文构建了智能纳米囊泡MC-T-DOX。 由于改善了药物递送,MC-T-DOX显著抑制了胰腺癌小鼠模型中的肿瘤生长。MC-T-DOX也可应用于其他灌注不足的肿瘤,例如乳腺癌。 预计这些发现将在不久的将来激发针对低灌注肿瘤的新型纳米药物治疗策略的发展。
)发表综述,整理和分析了AI在传染病药物递送方面的现状、挑战、解决方案和未来前景。 具体而言,我们将重点关注当前研究的成果和关键发现,以及人工智能在整个抗菌治疗过程中的药物传递应用,重点关注药物开发、治疗方案优化、药物递送系统和给药路径设计,以及药物递送的结果预测。 本文首先介绍了常用的AI及机器学习的概念和模型,再介绍AI在传染病治疗中的应用(药物研发、耐药性预测、药物剂量优化、药物组合选择、药物递送系统改进、给药途径设计、临床疗效预测),最后对AI辅助传染病治疗的药物递送进行讨论及展望 3.5 药物递送系统的提升 随着信息技术的进步,计算机辅助优化药物输送系统的稳步发展吸引了越来越多的兴趣。 Turner等人给出了一个典型的例子,他们建立了一个可以同时预测6个药动学参数的多输出ANN模型,参数包括头孢菌素的药物半衰期、肾脏和全身清除、尿中排泄的分数、分布体积和与血浆蛋白结合的分数。
使用生物配体的靶向药物递送可以提高癌症治疗的准确性。然而,由于靶向受体在肿瘤细胞中的缺乏和异质分布,这种主动靶向策略在肿瘤靶向和穿透能力方面受到限制,从而损害了治疗结果。 在此,华南理工大学王均教授和袁友永教授开发了一种替代的主动靶向策略,可通过合成纳米颗粒介导的代谢肿瘤配体标记增强肿瘤的靶向性和穿透性,从而结合体内生物正交化学受体进行细胞间递送。 然后,通过体内生物正交反应,静脉注射水溶性二苯并环辛炔修饰的二氢卟酚e6(DBCO-Ce6),与细胞表面的叠氮化物基团选择性地且不可逆地反应。 通过这一策略,DBCO-Ce6的肿瘤积累和渗透增强,从而通过光动力疗法的激光照射提高了治疗效率。 与传统的基于纳米颗粒的药物递送系统相比,本文通过EV介导的配体转移成功地实现了同时增强的肿瘤靶向性和药物渗透性。光动力治疗后,肿瘤得到抑制,且没有明显的全身性副作用。
基因递送总是失败?别担心!您的专属纳米快递员已上线——驾驶脂质纳米颗粒 (LNP) 闪送,不仅确保基因快件精准抵达目的地,还能在体内智能导航、靶向投递,避免迷路跑单,让递送更高效、更安全! 如何成为基因的"纳米顺丰"LNP:核酸投递的"科幻快递系统"脂质纳米颗粒 (Lipid Nanoparticles, LNP) 是一类由脂质分子构成的纳米级载体 (粒径通常为 80 - 100 nm),可用于高效递送疏水性或亲水性药物 ,尤其是核酸类药物 (如 mRNA、siRNA 等)。 h 组织分布)• 肌肉注射-实现注射部位、肝脏、脾脏等部位高效递送 (Balb/c 小鼠,肌肉注射 Fluc mRNA-LNP 复合物,单次给药剂量 0.5 mpk (10 μg/只),给药后 6 h 组织分布)• 腹腔注射-实现注射部位、肝脏、脾脏等部位高效递送 (Balb/c 小鼠,腹腔注射 Fluc mRNA-LNP 复合物,单次给药剂量 0.5 mpk (10 μg/只),给药后 6 h 组织分布
较差的肿瘤渗透和不完全的细胞内药物释放仍然是在临床中应用抗肿瘤纳米药物的挑战。 本文报道了一种纳米药物(RLPA-NPs),其可以实现延长的血液循环,深层的肿瘤渗透,癌细胞的主动靶向,内体/溶酶体逃逸以及细胞内选择性自扩增药物释放以有效地递送药物。 因此,RLPA-NP是一种有前途的纳米平台,可以克服多种生理和病理障碍,从而增强药物的递送。 本文设计并制备了用于癌症治疗的pH / ROS双响应药物递送系统。 体外和体内实验表明,RLPA-NPs可以主动靶向肿瘤部位,深入肿瘤组织,实现溶酶体逃逸,并在肿瘤细胞中自我放大药物释放,最终提高治疗效果。 该药物递送系统为有效的癌症治疗和潜在的临床转化提供了新的策略。
脂质纳米颗粒,做药物递送的小伙伴一定不陌生! 本期就给大家整理下关于脂质纳米颗粒那些事儿~01脂质纳米颗粒LIPID NANOPARTICLES脂质纳米颗粒 (Lipid Nanoparticle,LNP) 是一种脂质类物质组成的纳米粒子,具有均匀脂质核心,广泛用于小分子和核酸药物的递送 (详见往期:药物如何递送 ? 04脂质纳米颗粒的发展DEVELOPMENT OF LIPID NANOPARTICLESLNP 是目前临床应用上最广泛的核酸药物递送载体,目前已有近 80 种基于 LNP 为递送载体的基因药物进入临床开发阶段 其二是 LNP 只能作为载体参与药物递送,无法协同 mRNA 治疗。目前针对 LNP 体系的改良都和这两个方向有关。
前药自组装纳米递送系统联合了纳米制剂和前药策略的优势,兼具载药量高和毒性小等特点,具有打破抗肿瘤纳米药物制剂研发壁垒、驱动抗肿瘤药物治疗发展的科学潜力。 长期以来,二硫键一直被用作设计前药自组装纳米递送系统的“Gold Standard”。在前药结构设计中引入二硫键有助于增强前药结构柔性、赋予前药响应肿瘤微环境氧化还原敏感性的作用。 因此,三硫键可以满足PTX同源二聚体前药纳米粒在药代动力学和药效学阶段的各种需求,具有超高的肿瘤递送效率。 孙进教授长期从事前体药物、纳米药物和仿生药物递送系统的研究,以通讯作者身份在Nature Communications和Science Advances等国际权威期刊发表SCI论文236篇,H指数为39 作为课题负责人主持了国家及省市级项目6项。申请专利15项。先后获得全国博士后创新人才支持计划、辽宁省优秀博士学位论文、辽宁省自然科学学术成果一等奖等奖项。
新型作用机制的药物设计 多特异性策略 靶向病毒结构蛋白 用细胞器靶向药物调控病毒 靶向细胞杀伤激活分子 基于性质的药物设计 溶解度优化 成盐 降低细胞毒性 靶向药物递送 前药策略 新兴技术推动药物发现领域 抗体-药物偶联(ADC)利用抗体的靶向性,将高毒性药物精确递送到病毒感染细胞,通过释放药物杀伤细胞。 还要改善药物在体内的行为。具体来说,在靶向药物递送方面,利用靶向分子与特定组织细胞表面的受体特异性结合,实现药物的精准递送,提高局部浓度并降低全身毒性。 具体来说,药物化学提供了更强大、更精准的分子构建工具;人工智能成为理解和预测生物分子世界、加速决策的智能大脑;纳米技术则作为关键的递送和效应平台,解决了药物体内运输和局部作用的难题;核酸药物则开辟了从源头 图6 几项新兴技术推动了药物发现领域的发展 总结与展望 目前,仍需要廉价、便利且有效的治疗策略来应对病毒,包括能够解决新突变引起的耐药性的策略。
以 DNA 或者 RNA 为载体或靶向目标的药物称为核酸药物。 当前,mRNA 疫苗递送更倾向于使用基于脂质或聚合物的纳米颗粒作为有效且多功能的递送载体。基于脂质的纳米颗粒 (LNP) 是目前临床上先进的 mRNA 递送载体。 截至 2021 年 6 月,所有正在开发或批准用于临床的 SARS-CoV-2 mRNA 疫苗大多采用脂质纳米颗粒 (LNP) 作为 mRNA 递送载体。 mRNA 疫苗助力 CAR-T 疗法:BNT211 是由带有紧密连接蛋白 Claudin-6 (CLDN6) 的第二代特异性CAR-T 细胞组成,该 CAR-T 细胞与 CAR-T 细胞扩增 RNA 疫苗 (CARVac) 结合使用,可促进 CLDN6-CAR-T 细胞的扩增、实现了对抗实体肿瘤的有效性。
当前,交替主链结构对于自组装和药物递送的影响是研究的热点,但也仍受到合成这些多嵌段聚合物策略不足的限制。在此,波士顿大学Arturo J. 结果表明,这些颗粒可作为对亲疏水小分子进行共包封和实现药物时空释放的多功能平台,其在作为治疗药物的联合递送系统方面具有重要的应用潜力。 Yunpeng Feng. et al.