紫杉醇（PTX）是非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）一線化療方案中的常用藥物之一，但其臨床療效往往隨著獲得性耐藥的出現(xiàn)而明顯下降。紫杉醇耐藥的形成通常涉及多環(huán)節(jié)、并行增強的細(xì)胞保護機制：首先，P-gp 等 ABC 轉(zhuǎn)運體表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致藥物外排增強，細(xì)胞內(nèi)紫杉醇濃度下降；該主動外排過程依賴 ATP 供能，而線粒體氧化磷酸化可為其提供持續(xù)的能量支持。其次，腫瘤細(xì)胞 DNA 損傷應(yīng)答與修復(fù)通路被過度激活，導(dǎo)致藥物相關(guān)的 DNA 單鏈或雙鏈斷裂等損傷的修復(fù)能力增強，從而削弱凋亡信號并促進(jìn)耐受表型穩(wěn)定化，進(jìn)一步推動交叉耐藥乃至多藥耐藥的發(fā)生與發(fā)展。盡管游離藥物聯(lián)合用藥在理論上可通過多靶點作用提高抑制強度，但由于不同藥物在體內(nèi)吸收、分布、代謝與清除過程存在差異，常導(dǎo)致有效暴露難以同步、腫瘤部位的遞送與釋放不一致，并伴隨系統(tǒng)性毒性疊加，從而限制其對耐藥腫瘤的持續(xù)與精準(zhǔn)控制。

針對上述耐藥性挑戰(zhàn)，魯軍教授團隊基于中藥活性成分川芎嗪（TMP）與 PTX 的核心結(jié)構(gòu)，將其與PARP抑制劑奧拉帕尼（OLP）以 1:1:1 化學(xué)計量比進(jìn)行共價偶聯(lián)，構(gòu)建了一種結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)的三聚體前藥，這從分子層面解決了傳統(tǒng)聯(lián)合給藥中藥代動力學(xué)不匹配與作用時序難以協(xié)調(diào)的問題。此外，該三聚體在體內(nèi)展現(xiàn)出時空有序的藥物釋放與協(xié)同作用機制：在腫瘤微酸性環(huán)境中，川芎嗪單元質(zhì)子化，使整個分子帶正電荷，從而增強與細(xì)胞膜的相互作用并促進(jìn)內(nèi)吞。進(jìn)入細(xì)胞后，細(xì)胞質(zhì)中高濃度谷胱甘肽觸發(fā)二硫鍵斷裂，釋放紫杉醇，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞微管損傷。隨后，帶正電的剩余結(jié)構(gòu)在靜電作用下被線粒體膜電位定向吸引，在線粒體內(nèi)高活性氧環(huán)境中進(jìn)一步響應(yīng)性斷裂，同步釋放奧拉帕尼與肉桂醛。奧拉帕尼通過抑制 PARP 活性阻斷 DNA 損傷修復(fù)，肉桂醛則加劇線粒體氧化應(yīng)激與功能損傷，導(dǎo)致 ATP 合成下降，進(jìn)而從能量供應(yīng)角度抑制 P-糖蛋白的外排功能，形成 “能量抑制-外排減弱-藥物蓄積" 的級聯(lián)放大效應(yīng)。 

團隊設(shè)計合成了紫杉醇-奧拉帕尼-川芎嗪三聚體并通過自組裝形成了納米前藥（PSOTNs），利用激光共聚焦顯微鏡等技術(shù)證明 PSOTNs 具有最強的 AT49/Tax 細(xì)胞增殖抑制及微管破壞作用，并在 A549/Tax 荷瘤裸鼠模型中得到驗證（圖1-2）。

圖1 PSOTNs 的構(gòu)建示意圖

圖2 PSOTNs 體內(nèi)外抗腫瘤活性

團隊利用激光共聚焦、流式細(xì)胞術(shù)等證明 PSOTNs 可通過誘導(dǎo) A549/Tax 細(xì)胞 DNA 損傷及抑制其 DNA 損傷修復(fù)逆轉(zhuǎn) NSCLC PTX 耐藥（圖3）。

圖3 PSOTNs 通過誘導(dǎo) DNA 損傷及阻斷 DNA 損傷修復(fù)逆轉(zhuǎn) NSCLC PTX 耐藥

進(jìn)一步結(jié)合激光共聚焦顯微鏡與小動物活體成像等手段，研究證實 PSOTNs 可在 A549/Tax 細(xì)胞及腫瘤組織中實現(xiàn)有效富集，并通過誘導(dǎo)線粒體結(jié)構(gòu)損傷削弱線粒體供能，從而降低 P-gp 介導(dǎo)的藥物外排，增強藥物在耐藥細(xì)胞與腫瘤組織中的攝取與滯留。機制層面，PSOTNs 表現(xiàn)出明確的線粒體靶向效應(yīng)，可誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi) ROS 水平升高并進(jìn)一步加劇線粒體結(jié)構(gòu)與功能損害，導(dǎo)致 ATP 供給下降，進(jìn)而從能量端抑制 P-gp 外排泵活性，最終減少 A549/Tax 細(xì)胞對藥物的外排并提高胞內(nèi)藥物累積（圖4-6）。

圖4 PSOTNs 通過促進(jìn)其在 A549/Tax 細(xì)胞中的滯留效應(yīng)逆轉(zhuǎn) NSCLC PTX 耐藥

圖5 PSOTNs 通過誘導(dǎo) A549/Tax 細(xì)胞線粒體結(jié)構(gòu)及功能障礙逆轉(zhuǎn) NSCLC PTX 耐藥

圖6 PSOTNs 通過升高 A549/Tax 細(xì)胞線粒體中的活性氧水平以誘導(dǎo)線粒體損傷

該項研究中的細(xì)胞及線粒體數(shù)據(jù)獲取，得到了成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院中心平臺孫晨老師的技術(shù)支持。該平臺全新購置的奧偉登（Evident）FV4000激光掃描共聚焦顯微鏡搭載了新型 SilVIR 檢測器，具有高靈敏度、寬動態(tài)范圍和高信噪比特性，并支持光子定量功能，不僅能夠獲取更高質(zhì)量的顯微圖像，還可滿足精準(zhǔn)定量分析的實驗要求。