膀胱癌是泌尿係統最常見的惡性腫瘤之一，依據其發展進程，可分為非肌層浸潤性與肌層浸潤性膀胱癌兩大類，初診患者中非肌層浸潤性膀胱癌約占75%。手術切除是非肌層浸潤性膀胱癌的臨床主要治療手段，術後常輔以膀胱內灌注化療以降低複發率和延緩疾病進程。但是化療藥物可無選擇性地進入正常膀胱上皮細胞而產生細胞毒性，同時降低藥物的有效作用劑量，減弱治療效果。為了解決化療藥物的特異性問題，研究者開發了多種基於抗體藥物偶聯物(ADC)的靶向遞送體係，但均為針對肌層浸潤性膀胱癌的全身給藥治療，尚未見靶向非肌層浸潤性膀胱癌的局部灌注治療方案。

核酸適體是一類具有結合配體功能的單鏈核酸分子，可通過體外篩選方式獲得。除了具有與抗體相媲美的特異性和親和力外，核酸適體的突出優勢還包括易於合成、易於修飾、免疫原性低等，因而被認為具有治療多種疾病的潛力。然而，從上世紀90年代核酸適體藥物的概念提出至今，全世界僅有一種核酸適體藥物獲批臨床使用，2004年，美國FDA批準Pegaptanib上市，這是一種抗VEGF的核酸適體，用於治療老年性黃斑變性這一眼科疾病。和其它類型的核酸藥物類似，適體藥物成藥性的最大瓶頸在於其體內遞送和PK/PD問題。而膀胱癌灌注治療這一特殊的臨床應用場景，因其無需經過體內循環(尿路插管給藥)，且無特殊的藥劑學要求(生理鹽水或水均可作為溶劑)，可能是一個非常適合核酸適體藥物成藥的臨床適應症。

近日，南京大學生命科學學院閆超課題組與南京大學現代工程與應用科學學院於涵洋課題組合作，在 Cancer Research 期刊發表了題為：Development of novel aptamer-based targeted chemotherapy for bladder cancer的研究論文。

該研究利用體外篩選方法分離鑒定到能夠特異性結合並內化膀胱癌細胞的核酸適體B1，在此基礎上開發了核酸適體介導的化療藥物靶向遞送係統，並在小鼠膀胱癌原位模型的灌注治療實驗中展現了良好的抗腫瘤效果和藥物安全性，給核酸適體藥物的成藥性帶來新曙光。

研究團隊首先采用基於細胞的SELEX(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment)技術，篩選出了能特異性識別內化膀胱癌細胞但不識別正常膀胱上皮細胞的核酸適體。為了提高核酸適體的生物學穩定性，在篩選實驗中使用了含2'-氟修飾的嘧啶堿基和2'-脫氧的嘌呤堿基核苷酸。經序列優化後的核酸適體B1具有特異性識別膀胱癌細胞的能力，且能夠區分從膀胱癌患者的腫瘤組織與癌旁組織中分離獲得的原代腫瘤細胞和正常上皮細胞。

臨床常用的膀胱癌灌注化療藥物表阿黴素(Epirubicin，EPI)，是一種蒽環黴素類藥物，可自發嵌入雙鏈DNA的GC堿基對中。考慮到核酸適體B1特異內化膀胱癌細胞的性質，作者設計在核酸適體B1末端偶聯一段長DNA雙鏈，形成核酸適體B1為“車頭”、長雙鏈DNA為“車廂”的納米火車結構。結果顯示納米火車依然具有良好的膀胱癌細胞選擇性。

在體外中性條件下化療藥物可穩定內嵌於納米火車的雙鏈結構中，經內吞作用進入細胞溶酶體後雙鏈DNA被破壞，化療藥物被釋放發揮作用。進一步研究發現核酸適體B1介導的靶向遞藥體係對正常膀胱上皮細胞SV-huc-1的毒性作用明顯降低。

最後，作者在小鼠膀胱癌原位模型中進行擬臨床灌注治療實驗，發現核酸適體B1介導的納米火車載藥體係明顯抑製腫瘤的生長，治療效果顯著優於表阿黴素單藥，並且顯著降低了藥物的毒副作用。

該研究首次報道了膀胱癌特異性的核酸適體，並構建了基於核酸適體的納米火車靶向遞藥體係，不僅為膀胱癌的臨床治療提供了新的策略，也為核酸適體藥物拓展了一個獨特的具有極大成藥潛力的適應症。

南京大學現代工程與應用科學學院已畢業博士生王瑤、生命科學學院博士生張楊、江蘇省人民醫院泌尿外科李鵬超副主任醫師為文章的共同第一作者，美國洛杉磯Cedars Sinai Cancer Center主任Dan Theodorescu教授、南京大學於涵洋教授和閆超教授為文章的共同通訊作者。