紫杉醇（PTX）是非小細胞肺癌（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而明顯下降。紫杉醇耐藥的形成通常涉及多環節、并行增強的細胞保護機制：首先，P-gp 等 ABC 轉運體表達上調，導致藥物外排增強，細胞內紫杉醇濃度下降；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的能量支持。其次，腫瘤細胞 DNA 損傷應答與修復通路被過度激活，導致藥物相關的 DNA 單鏈或雙鏈斷裂等損傷的修復能力增強，從而削弱凋亡信號并促進耐受表型穩定化，進一步推動交叉耐藥乃至多藥耐藥的發生與發展。盡管游離藥物聯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吸收、分布、代謝與清除過程存在差異，常導致有效暴露難以同步、腫瘤部位的遞送與釋放不一致，并伴隨系統性毒性疊加，從而限制其對耐藥腫瘤的持續與精準控制。

針對上述耐藥性挑戰，魯軍教授團隊基于中藥活性成分川芎嗪（TMP）與 PTX 的核心結構，將其與PARP抑制劑奧拉帕尼（OLP）以 1:1:1 化學計量比進行共價偶聯，構建了一種結構精準的三聚體前藥，這從分子層面解決了傳統聯合給藥中藥代動力學不匹配與作用時序難以協調的問題。此外，該三聚體在體內展現出時空有序的藥物釋放與協同作用機制：在腫瘤微酸性環境中，川芎嗪單元質子化，使整個分子帶正電荷，從而增強與細胞膜的相互作用并促進內吞。進入細胞后，細胞質中高濃度谷胱甘肽觸發二硫鍵斷裂，釋放紫杉醇，誘導腫瘤細胞微管損傷。隨后，帶正電的剩余結構在靜電作用下被線粒體膜電位定向吸引，在線粒體內高活性氧環境中進一步響應性斷裂，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，肉桂醛則加劇線粒體氧化應激與功能損傷，導致 ATP 合成下降，進而從能量供應角度抑制 P-糖蛋白的外排功能，形成 “能量抑制-外排減弱-藥物蓄積" 的級聯放大效應。 

團隊設計合成了紫杉醇-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證明 PSOTNs 具有最強的 AT49/Tax 細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 的構建示意圖

圖2 PSOTNs 體內外抗腫瘤活性

團隊利用激光共聚焦、流式細胞術等證明 PSOTNs 可通過誘導 A549/Tax 細胞 DNA 損傷及抑制其 DNA 損傷修復逆轉 NSCLC PTX 耐藥（圖3）。

圖3 PSOTNs 通過誘導 DNA 損傷及阻斷 DNA 損傷修復逆轉 NSCLC PTX 耐藥

進一步結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 細胞及腫瘤組織中實現有效富集，并通過誘導線粒體結構損傷削弱線粒體供能，從而降低 P-gp 介導的藥物外排，增強藥物在耐藥細胞與腫瘤組織中的攝取與滯留。機制層面，PSOTNs 表現出明確的線粒體靶向效應，可誘導細胞內 ROS 水平升高并進一步加劇線粒體結構與功能損害，導致 ATP 供給下降，進而從能量端抑制 P-gp 外排泵活性，最終減少 A549/Tax 細胞對藥物的外排并提高胞內藥物累積（圖4-6）。

圖4 PSOTNs 通過促進其在 A549/Tax 細胞中的滯留效應逆轉 NSCLC PTX 耐藥

圖5 PSOTNs 通過誘導 A549/Tax 細胞線粒體結構及功能障礙逆轉 NSCLC PTX 耐藥

圖6 PSOTNs 通過升高 A549/Tax 細胞線粒體中的活性氧水平以誘導線粒體損傷

該項研究中的細胞及線粒體數據獲取，得到了成都中醫藥大學藥學院中心平臺孫晨老師的技術支持。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量的顯微圖像，還可滿足精準定量分析的實驗要求。