蛋白質類藥物在癌癥治療中發揮著愈加重要的作用。然而蛋白質類藥物具有特定的缺陷，如不具有腫瘤選擇性，在細胞和組織內的滲透性差，有較大的副作用等，限制了其在癌癥治療中的應用。如何對蛋白質類藥物進行修飾以解決以上問題，是當前癌癥治療領域的重要研究方向。
圖1. GOX-P(DEGMA-co-DPA)的合成、自組裝為納米顆粒(a)，及對溫度和pH值的響應(b)。
近期，北京大學跨學部生物醫學工程系高衛平教授團隊聯合北京大學口腔醫院鄧旭亮教授團隊篩選出了一種新型的溫敏酸敏型高分子修飾的蛋白質藥物，極大的改善了原藥的性能：修飾后的藥物具有較高的腫瘤選擇性和在腫瘤內的滲透性，低副作用；應用于癌癥的饑餓、氧化及免疫治療，具有顯著增強的療效。
該研究采用葡萄糖氧化酶（GOX）作為原型藥物，它可以消耗腫瘤內的葡萄糖，并產生過氧化氫，通過饑餓及氧化作用協同殺死癌細胞。修飾后的藥物（GOX-P(DEGMA-co-DPA)），包含具有溫敏性的聚（二（乙二醇）甲醚甲基丙烯酸酯）（PDEGMA），及具有酸敏性的聚（2-（二異丙基氨基）乙基甲基丙烯酸酯）（PDPA），因而同時具有溫敏及酸敏特性。溫敏特性便于藥物的純化。酸敏性對于改善藥物的性能有重要的意義：在偏酸性的腫瘤微環境內，酸敏性的PDPA被質子化從而帶正電荷，更易被癌細胞吸收從而殺死腫瘤細胞；同時促進轉吞作用，實現在腫瘤組織內部的深入。另外，在腫瘤內部，帶正電荷的PDPA與帶負電的GOX能夠形成納米顆粒，阻止了大的聚集物的形成；相反，在腫瘤周邊正常組織的中性環境下，GOX-P(DEGMA-co-DPA)會形成大的聚集物，從而阻止藥物在正常組織內的滲透，降低副作用。
小鼠的動物實驗驗證了GOX-P(DEGMA-co-DPA)顯著增強的抗癌治療效果，在攜帶B16-F10腫瘤的小鼠中實現了100%的存活率。更為重要的是，在與免疫抑制分子PD-1聯用時，遠處腫瘤的生長也得到了較好的抑制，即遠隔效應，揭示了將該藥物用于免疫治療的前景。
圖2. GOX-P(DEGMA-co-DPA)在正常組織和偏酸性的腫瘤微環境內具有不同的特性，因而用于腫瘤選擇性的饑餓、氧化及免疫治療。
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該工作是團隊近期關于抗癌藥物修飾及藥物遞送方向的最新進展之一。高衛平教授團隊致力于蛋白質類抗癌藥物的高聚物或多肽修飾，以提高藥物療效，降低副作用，促進藥物在臨床上的應用。在過去的兩年中，團隊已取得一系列開創性成果，如創新性地提出了蛋白質藥物的定點原位聚合方法（JACS 2023, 145, 3, 1707–1713；Biomacromolecules 2022, 23, 11, 4834–4840；Nano Lett. 2022, 22, 20, 8294–8303，ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 29, 32823–32835；ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 1, 88–96），解決了傳統的聚乙二醇（PEG）化修飾存在的非定點偶聯、偶聯效率低的問題，并且通過對腫瘤微環境的響應，極大提高了藥物的腫瘤滲透性；發展了類彈性蛋白多肽（ELP）的融合方法，合成的蛋白質藥物-多肽偶聯物（Biomaterials 2021，264, 120447）達到1個月的蛋白質零級釋放與腫瘤微環境響應性釋放（Adv. Sci. 2019, 1900586），顯著延長了循環半衰期。
