單克隆抗體在癌症治療中顯示出巨大的成功；然而，臨床應用的人源化價格昂貴，且操作複雜。如今，一種稱之為分子印跡聚合物納米凝膠在腫瘤治療方面，表現出更加誘人的前景。
單克隆抗體
傳統的腫瘤治療不斷暴露出其侷限性，治療性單克隆抗體通過生物藥物與腫瘤細胞表面的特定蛋白質（抗原）結合，從而阻止其生長，已經徹底改變了許多癌症的治療。大多數單克隆抗體是用雜交瘤技術在齧齒動物體內產生的，雜交瘤細胞通過產生短命抗體的B細胞（宿主動物的）與永生化骨髓瘤細胞的融合來製備，每個雜交瘤組成性表達大量的一種特異性單克隆抗體。
圖丨單克隆抗體 lymphoma-action.org.uk
為了避免免疫原性反應，在注射到患者體內之前，需要進行人源化（使抗體更接近人類抗體的修飾）。單克隆抗體的主要缺點仍然是它們的不穩定性（由於蛋白酶的汙染和降解，需要在4℃下儲存）以及耗時和昂貴的生產工藝。
因此，結合快速、簡單、穩定和成本效益的一種可行的替代方法是使用基於分子印跡聚合物（MIPs）的合成抗體。
MIPs簡史
早在40年前就有人提出MIPs。MIPs是基於仿生學基礎而產生的一個簡單而吸引人的想法，即目標分子的分子印記可以通過分子模板被壓印到正在生長的聚合物基質中，一般而言，需要使用模板法，讓聚合物鏈在模板周圍生長，然後通過洗滌等方式移除模板，在形成的MIP中留下與模板互補的分子腔。然後，這些空腔可以特異性地識別和結合目標，類似於結合其抗原的抗體。考慮到印跡過程的通用特徵以及簡單易懂的合成方法，MIPs概念已經發展成為一套強大的方法，可以生產抗體的化學模擬物。
圖丨MIPs
第一個突破性進展，是解決了合成納米級可溶性MIPs的方案，將這些化學武士的尺寸轉移到了大分子的規模，並最終能夠在細胞水平甚至在體內參與戰鬥。第二個里程碑進展，是在單個步驟中將合成與親和分離步驟相結合。模板固定在固相載體上，納米凝膠的形成發生在模板周圍。此過程可快速製備具有結構精準的尺寸大小（40–100 nm）和狹窄的大小分佈的可溶性MIP-NPs，而無需殘留模板。此外，固定模板可以選擇其方向，蛋白表位可以通過N端或C端固定，甚至可以固定結構化的表位，例如環肽，有組織的三維構象和蛋白質結構域，從而形成具有均勻和定向結合位點的單克隆納米凝膠，有效提高了識別的選擇性和特異性。當將MIP-NPs用於體外或體內識別時，這有望導致功能特性的改善。
MIPs新突破近日，由Karsten Haupt和Bernadette Tse Sum Bui領導的小組在Angewandte Chemie上撰文，目前已製備出分子印跡聚合物納米顆粒(MIP-NPs)，這種納米顆粒可以識別和阻斷鈣粘著蛋白（介導細胞間粘附的細胞表面蛋白）。在癌細胞中，E-和N-鈣粘著蛋白在細胞生長和遷移中起關鍵作用，使細胞能夠離開腫瘤部位並轉移。在Matrigel侵襲實驗中發現，MIP-NPs可阻斷細胞粘附，在Matrigel侵襲實驗中能非常有效地阻止宮頸癌HeLa（宮頸癌）細胞的侵襲，為癌症治療開闢了新的方向。
Haupt和Tse Sum Bui領導的團隊報道了MIP-NPs通過製備靶向鈣黏著蛋白的MIP來限制腫瘤侵襲和對抗癌細胞的潛力。細胞粘附主要通過N末端鏈二聚化發生，其中來自一個鈣黏著蛋白的Trp2插入位於相對細胞鈣黏著蛋白中的疏水口袋中。因此，具有包含Trp2（即，Asp1-Trp2-Val3-Ile4-Pro5-Pro6-Ile7）的N端序列的這一結構域自然暴露於E-和N-鈣粘著蛋白。明顯的選擇作為模板表位。
圖丨 MIP-NPs可以阻斷細胞表面蛋白質並破壞細胞間的相互作用
產生的MIPs（大小為47 nm）可以識別此序列，並且更普遍地識別完整的E-和N-鈣粘著蛋白，具有高親和力（半最大抑制濃度約為5 nM）和選擇性（與突變肽無交叉反應性）或P-鈣粘著蛋白）。在細胞表面，MIP-NPs與表達的鈣黏著蛋白在數量上共存。
此外，在另一個重要觀察結果中，MIP-NPs能夠完全破壞密集的腫瘤球體。這表明，MIP-NPs能夠與它們的靶標相互作用，並在化學複雜的橢球體環境中發揮功能，該橢球體還比單個細胞擁有更多的組織樣組織。
這項研究是MIP領域難得一見的代表性工作，報道的抗鈣粘著蛋白MIP-NPs將MIP介導的識別從被動結合到目標，轉變為主動干預細胞生物學過程並利用MIPs的治療潛力。另外，基於MIPs可以容易地與熒光團偶聯，或者被PEG化以延長其在血液中的循環壽命的認知。分子印刷技術可以代表一種簡單且通用的策略，用於創建新的治療平臺，在該平臺上可以合成針對任何目標表位的合成抗體，並且新結果顯示出調節生物過程的潛力。
未來挑戰MIPs會改變癌症治療方向嗎？
從基礎研究發展為臨床上有用的療法，將需要大量開發和評估遞送方法和毒性等。一個即將來臨的挑戰是，將體外MIP-NP效應轉化為在體內疾病模型中的功效。除此之外，基於MIP-NPs的新療法將需要對生物相容性，降解途徑和MIP-NPs的長期作用進行更深入的研究。
參考文獻：
1. Alessandra Maria Bossi. Plastic antibodies for cancertherapy? Nature Chemistry 2020.
https://www.nature.com/articles/s41557-019-0415-6
2.Medina-Rangel et al. Chemical Antibody Mimics InhibitCadherin‐Mediated Cell–Cell Adhesion: A Promising Strategy for Cancer Therapy. Angew.Chem. Int. Ed. 2019.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201910373
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