膠原蛋白三螺旋體的解體涉及多種疾病，與體內各種組分的結構完整性受損有關（例如，關節炎和多發性硬化癥）。膠原為細胞活動“區域化”提供了屏障，破壞此屏障與腫瘤細胞侵潤和轉移有關。基質金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinase , MMP)家族被認為具有溶解膠原的活性，是研究的熱點，以闡明其作用機理和設計抑制劑。該實驗室創建和應用膠原模板三螺旋體底物的“小型化合物庫”獲得了對膠原溶解機理深刻認識，并發現膠原溶解有關的的第二結合位點（Exosites）。

       關于三螺旋多肽酶活性的工作，使該實驗室考慮采用獨特的途徑來設計針對溶解膠原蛋白酶的抑制劑。他們沒有集中地研究小分子化合物，而是利用小型蛋白庫的方法來開發作用于蛋白酶多個位點的高選擇性藥物。作為第一代抑制劑，三螺旋過渡態類似物(圖1)具有在在ＭＭＰ領域中前所未見的高親和性和獨特選擇性。

 

 

圖1. 三螺旋過渡態類似物MMP抑制劑(THP-I)模型結構圖。紫色表示未水解PO2H-CH2鍵，MMP催化結構域為綠色，血紅結合蛋白樣結構域為紅色。

 

腫瘤細胞與膠原蛋白相互作用和基于納米技術的藥物傳遞系統 (nanoDDSs)

       該實驗室利用微型蛋白庫途徑創建結構上正確的膠原蛋白模型所作的研究包括：(a)識別與黑色素瘤細胞結合的膠原蛋白內的的特定區域；(b)識別與這些區域相結合的黑色素瘤細胞受體；(c) 評價這些受體介導的細胞內外信號傳導結果；(d)膠原蛋白三維結構促進黑色素瘤活動的相關性；(e)“蛋白溶解特性”在轉移中的可能性。結果開發出a2b1 和 a3b1整合蛋白（Integrins）及CD44/硫酸軟骨蛋白多糖的三螺旋配體。這些配體用來發明靶向nanoDDSs，直接把合成的多肽雙性分子摻入脂質體囊泡內。穩定的多肽雙性分子nanoDDSs可選擇性傳遞到CD44陽性黑色素瘤細胞。

圖 2　轉移性黑色素瘤細胞靶向藥物傳遞系統的基礎。a a1(IV)1263-1277 PA 序列和三螺旋結構, b 脂質體, c 裝有a1(IV)1263-1277 PA脂質體的藥物, d  CD44/CSPG 受體過度表達的轉移性黑素瘤細胞。藥物內噬化三個可能的途徑： (i)脂質體直接與細胞雙層融合釋放藥物； (ii)脂質體與CD44/CSPG 受體結合，脂質體同細胞雙層融合釋放藥物；(iii) 脂質體與CD44/CSPG 受體結合， 受體/脂質體復合物內噬化，藥物在包涵體內釋放。

 

研究發現糖基化強烈調控黑色素瘤細胞活性，膠原蛋白三螺旋結構中存在糖基化羥賴氨酸殘基而顯著減少細胞粘附和擴散。總之，(a)首次顯示糖基化阻斷腫瘤細胞與基底膜互相作用；(b)提供了碳水化合物顯然不利于此互相作用的罕見例證；(c)提示糖可掩蓋包含細胞表面或分泌糖苷酶活性的腫瘤細胞可接觸的“密碼位點”。該實驗室正在研究檢測膠原蛋白糖基化和腫瘤細胞活性的相互作用。