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enzymatic formation of curcumin in vitro and in vivo

Nano Research 2018年第6期11卷 3453-3461页

作者： Jiaqing wang Taotao Xiong Jie Zhou Hongjian He Dongdong Wu Xuewen Du Xingyi Li Bing Xu Department of Chemistry Brandeis University 415 South Street Waltham MA 02454 USA Institute of Biomedical Engineering School of Ophthalmology & Optometry and Eye Hospital Wenzhou Medical University 270 Xueyuan Road Wenzhou 325027 China

The recent classification of curcumin （Cur） as a pan-assay interference compound （PAINS） and an invalid metabolic panaceas （IMPS） candidate demonstrated the controversial nature of Cur as a drug lead owing to its aggregation in aqueous phase and inherent instability in vivo. Here, we report a simple prodrug approach to generate nanoparticles of Cur in situ that allow it to function reproducibly as an anticancer and an anti-inflammatory agent. Diphosphorylated curcumin （Cur-2p）, a precursor of Cur and a substrate of alkaline phosphatase （ALP）, exhibited drastically improved chemical stability and low aggregation in water. After conversion to curcumin around or inside cancer cells by ALP, Cur-2p selectively inhibited cancer cells that overexpressed ALP, but did not affect normal cells. Moreover, the intravitreal injection of Cur-2p resulted in excellent intraocular biocompatibility with no apparent damage to the morphology and visual function of retina, as shown by fundus imaging, optical coherence tomography （OCT）, and histological observation. A rodent model of uveitis showed that Cur-2p significantly suppressed the inflammation response compared with Cur. As a rational approach to investigate and apply PAINS and IMPS candidates, this work presents a straightforward method to maximize the potential of drug leads and ultimately fulfil the promises and potential clinical benefits of PAINS and IMPS candidates.

关键词： enzymatic formation curcumin nanoparticles drug discovery anti-cancer anti-inflammatory

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