开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
目前，肿瘤正在严重危害人类的生命,且其发生率正在呈逐年上升趋势。化疗作为肿瘤治疗的主要手段，虽然疗效较好，但是其副反应较多，在治疗的过程中亦会出现耐药性。因此，寻求疗效好的、有效的、毒副作用小的治疗方法和药物亟待解决。
大量研究表明，肿瘤的发生发展与细胞的线粒体的功能紊乱有关。线粒体是真核细胞内一种重要的细胞器，参与细胞的能量和物质代谢。许多肿瘤细胞的线粒体生物氧化功能发生改变，任何降低线粒体氧化磷酸化功能的事件均可促进氧化组织中发生转化的细胞或肿瘤细胞的增殖, 呼吸酶复合体大量减少与肿瘤细胞快速增长和侵袭性增加密切相关[1]。另一种与肿瘤的发生密切相关的线粒体功能紊乱是细胞凋亡。凋亡即细胞的程序性死亡，当凋亡受到抑制时，细胞将会出现异常增殖。线粒体可作为多种凋亡信号的收集和放大器，对凋亡信号进行整合，从而使膜间腔内的凋亡蛋白调节物释放，并产生凋亡[2]。线粒体控制着细胞凋亡的激活系统，细胞凋亡发生异常可以导致细胞恶性转化最终发展成肿瘤。肿瘤细胞的多种特征,包括无尽的增殖能力,对抑制生长信号的不敏感,受损的细胞凋亡机制等都和线粒体的机能丧失有关[3]。以线粒体为治疗靶点的药物的研发是目前肿瘤治疗研究的热点。使用修正肿瘤细胞线粒体功能紊乱的药物，以及通过诱导线粒体膜发生通透作用而激活细胞死亡程序的药物，已成为极具前景的肿瘤治疗方法。针对线粒体为靶点的药物有着巨大的潜在临床应用价值，是人类治疗恶性肿瘤极具前景的选择之一。
作用于线粒体的抗肿瘤药物具有特异性作用于线粒体、疗效好等优势，但此类抗肿瘤药物多为亲脂性小分子药物，水溶性较差，缺乏选择性分布。虽然其亲脂性使其能穿过线粒体的双层膜，并积聚于线粒体基质内，但是临床应用时由于其到达肿瘤部位以及肿瘤细胞线粒体内的量极少，难以起到较好的疗效，如果增大治疗剂量，又会引起副作用等不足。
高分子聚合物前药因其载药量大，能有效解决疏水性药物难溶性问题，而备受关注。高分子聚合物前药是指活性药物与高分子聚合物以共价键相连成为无生物活性的高分子化合物在体内经过水解或者酶解释放出活性物质从而发挥其药理作用。传统的小分子抗肿瘤药物具有毒副作用大、药物有效利用率和透膜能力低、缺乏理想的特异性配体以及需要频繁给药等缺点，不利于药物在临床上使用。将小分子药物和高分子载体偶联成高分子前药后，可以使药物长效化、稳定化，减少药物的毒性和副作用，避免间歇给药使血药浓度呈波形变化，并可以増加其溶解性，改善药物在体内的分布，提高选择性和利用率[4]。准确分析原药性质，合理选择高分子载体材料是成功合成高分子聚合物前药的关键。高分子载体材料主要分为合成高分子载体和天然高分子载体。合成高分子载体可以通过分子设计得到精确的控制，使分子量低于肾排泄值，还可以通过大规模的生产获得材质相同的材料，其中PEG在前药开发中的应用日渐成熟[5]。PEG无毒、无免疫原性、无致畸性，具有良好的水溶性和生物相容性，被广泛用作高分子前药的载体。目前已有聚乙二醇-腺苷脱氨酶 ( PEG-adenosine deaminase)、聚乙二醇-天冬酰胺酶( PEG-asparaginase)、线性聚乙二醇-干扰素alpha;2b (Linear PEG-interferon alpha;2b)、支化聚乙二醇-抗VEGF 适体(Branched PEG-anti-VEGF aptamer) 等十多种PEG 前药进入市场或临床试验阶段[6~10]。作为前药载体,PEG有其独特的优势, 但也存在一定的问题, PEG两端只有两个羟基,因此其载药量较低。天然高分子载体材料比合成高分子载体材料具有更高的生物活性，主要有壳聚糖，葡聚糖，聚氨基酸类和聚乙烯基和聚丙烯酰胺类高分子前药。壳聚糖(CTS) 可以选择性地向肿瘤细胞聚集，并具有免疫调节和抗肿瘤作用，CTS在体内可被溶菌酶水解生成低分子物质，从而被人体吸收。
高分子聚合物前药有效地改善了疏水药物的生物利用度，提高药物的治疗效果。在此基础上，对其进一步进行靶向材料的修饰，将能更好的提高药物的疗效。如王银松[11]等用甲氨喋呤(MTX)和壳聚糖以酰胺键连接制备甲氨喋呤-壳聚糖衍生物(MTX-CH)，再与乳糖酸反应生成目标产物MTX-乳糖酰基壳聚糖(MTX-LCH)，有效的提高了药物的肝靶向性，显著增强甲氨蝶呤的疗效。因此，将以针对线粒体为治疗靶点的抗肿瘤药物制备成线粒体靶向性的高分子聚合物前药，可以提高药物的线粒体靶向性，利于药物在线粒体内聚集发挥作用，从而有效提高药物抗癌活性，并且有助于提高药物在传送过程中的稳定性，提高肿瘤细胞线粒体内的有效药物浓度。
本课题研究拟设计合成线粒体靶向性聚合物前药TPP-PEI-LND，利用亲水性的聚乙烯亚胺（PEI）来接枝线粒体靶头三苯基膦（TPP）与抗肿瘤药物氯尼达明（LND），制备成具有线粒体靶向的聚合物前药。所选模型药物氯尼达明是一种吲哚类羧酸衍生物，同时具有杀精及抗肿瘤作用，是一种被公认的可以引发线粒体凋亡的药物。氯尼达明通过改变线粒体的超微结构,抑制线粒体的己糖激酶活性,抑制氧的消耗和需氧糖酵解,从而影响癌细胞的能量代谢,达到抑杀癌细胞的作用。氯尼达明作为肿瘤治疗的热敏性药物,能够抑制在临界需能条件下的细胞呼吸[9]。氯尼达明还有对肿瘤细胞生长的抑制作用，对功能正常、状态良好的细胞无影响,而对由高温治疗和放射治疗和化疗所引起的潜在的或致命的损伤有抑制恢复的功能，是一种针对线粒体为靶点的肿瘤治疗药物[12]。线粒体靶向配体TPP是一种亲脂性阳离子，由于线粒体膜电位远高于细胞内其他细胞器，亲脂性阳离子便可富积于线粒体,轻易地通过脂双层亲水屏障。多数癌细胞较正常细胞有较高的线粒体膜电位,如此高的膜电位可导致细胞内亲脂阳离子的高积聚,高积聚的亲脂阳离子可通过非特异性方式破坏线粒体功能引起细胞死亡[13] 。传统的PEG化多肽和蛋白质受空间位阻的影响会引起药物活性降低甚至失活，所以在设计多肽和蛋白质类前药时需要在载体与药物之间增加一个连接臂,来降低空间位阻的影响,增加载药的稳定性[14]。聚合物聚乙烯亚胺PEI是一种水溶性高分子聚合物，分为线性和分枝状两种，线性聚乙烯亚胺包含的全是仲胺，而分枝状PEI中有伯胺、仲胺和叔胺基。PEI单体中每三个原子含一个氨基，富含阳离子，有较强的结合DNA和粘附细胞的能力[15]。将TPP和LND上的羧基用DCC和NHS活化，与PEI上的伯胺连接制备成TPP-PEI-LND聚合物前药，分枝状的PEI有利于提高LND载药量，提高聚合物前药稳定性。
在课题研究内容上将从线粒体靶向性聚合物前药TPP-PEI-LND的合成路线及方法、TPP-PEI-LND的表征、载药量的测定等方面开展。设计合成的线粒体靶向性聚合物前药，利用TPP提高药物的线粒体靶向性，运载以线粒体为靶点的肿瘤治疗药物LND，有助于提高药物抗癌活性；TPP的亲脂性和PEI的强粘附细胞能力有助于药物进入肿瘤细胞提高药物疗效。因此，基于TPP-PEI-LND的这些特性，本研究将为线粒体靶向性聚合物前药的应用打下良好的基础，使以线粒体为治疗靶点的抗肿瘤药物发挥更好的疗效。
参考文献
