酵素感受性細胞毒性ペプチドデンドリマーコンジュゲートは、細胞アポトーシスと深部腫瘍浸透を促進します

ペプチドナノドラッグは、遊離ペプチド薬の欠点を部分的に克服するため、有望な抗腫瘍化学療法薬として開発されていますが、ペプチド機能の腫瘍の浸透と干渉が不十分であるため、さらなる応用が制限されます。この研究では、腫瘍の浸透、癌細胞特異的ペプチド送達、抗がん能力を改善するための多機能ペプチドコンジュゲートデンドリマーを開発しました。細胞毒性ペプチドKlak、細胞透過性ペプチドTATおよびマトリックスメタロプロテイナーゼ2（MMP2）感受性ペプチド - ポリ（エチレングリコール）（PEG）を、PKT-S-PEGを獲得するために1ポット合成によりデンドリマーに共役しました。デンドリマーの酵素感受性特性とインキュベーション安定性は、動的光散乱（DLS）と透過型電子顕微鏡（TEM）によって調査されました。さらに、細胞生存率、内在化経路、ミトコンドリア調節アポトーシス、および腫瘍浸透能力は、CCK-8アッセイ、リソソーム共局在、JC-1アッセイおよび多細胞スフェロイド（MCS）実験によって測定されました。。PKT-S-PEGは、コントロールの非MMP2敏感なデンドリマーPKT-C-PEGと比較して、細胞内送達性能、抗腫瘍効果、および深部腫瘍浸透能力を大幅に強化したことを示しました。MMP2過剰発現腫瘍微小環境は、PEGの除去により脱保護を引き起こし、粒子サイズの減少とKlakおよびTATの曝露を引き起こし、腫瘍の浸透を促進し、細胞への生物活性ペプチドの侵入を増加させ、その後ミトコンドリアの有効な破壊を促進しました。ペプチド - デンドリマーコンジュゲートは、ペプチドベースの治療薬を腫瘍に特異的かつ効果的に送達する可能性があると考えています。

Peptide nanodrugs have been developed as promising antitumor chemotherapeutics because they partially overcome the drawbacks of free peptide drugs, but insufficient tumor penetration and interference of peptide function limit their further application. In this work, we have developed multifunctional peptide conjugated dendrimers for improving tumor penetration, cancer cell-specific peptide delivery and anticancer ability. The cytotoxic peptide KLAK, cell-penetrating peptide TAT and matrix metalloproteinase 2 (MMP2)-sensitive peptide-poly(ethylene glycol) (PEG) were conjugated onto dendrimers by one-pot synthesis to gain PKT-S-PEG. The enzyme-sensitive properties and incubation stability of the dendrimers were investigated by dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM). Moreover, the cell viability, internalization pathway, mitochondria-regulated apoptosis and tumor penetration ability were measured by CCK-8 assay, lysosome colocalization, JC-1 assay and multicellular spheroid (MCS) experiments, respectively, in human primary glioblastoma (U87) cells. PKT-S-PEG showed significantly enhanced intracellular delivery performance, antitumor efficacy and deep tumor penetration capacity compared to a control non-MMP2 sensitive dendrimer PKT-C-PEG. The MMP2-overexpressing tumor microenvironment caused deprotection by removal of PEG, resulting in the decrease of particle size and exposure of KLAK and TAT, which enhanced tumor penetration, the entry of bioactive peptides into cells and subsequently the effective disruption of mitochondria. We believe that the peptide-dendrimer conjugate has potential for specific and effective delivery of peptide-based therapeutics into tumors.