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恶性肿瘤是严重危害人类健康的重大疾病,肿瘤的转移和多药耐药(MDR)的发生是肿瘤临床治疗失败的主要原因。化疗药物、核酸药物及光热治疗的联合应用,为抗肿瘤转移和逆转肿瘤MDR提供了新的思路。但开发出高效、安全的药物载体仍是肿瘤治疗中最为迫切并具有挑战性的关键课题之一。 首先将低分子量的聚乙烯亚胺(PEI)与二硫二丙酸反应,制备还原响应性的二硫键交联PEI(DSPEI),通过聚乙二醇(PEG)在DSPEI末端引入RGD肽,制得阳离子聚合物RDG-PEG-DSPEI(简写RD),进一步将其通过配体交换法修饰到金纳米棒(GNR)表面,形成一种全新的非病毒基因载体RGD-PEG-DSPEI-GNR(简写RDG)。采用静电凝聚法制备RDG/DNA纳米复合物,并考察该纳米复合物的细胞靶向特性、近红外(NIR)激光照射和细胞内谷胱甘肽(GSH)刺激下的基因释放及在细胞中的转染效率。结果表明:RDG能够有效的压缩DNA形成稳定的纳米复合物RDG/DNA。该纳米复合物具有肿瘤细胞靶向特性,并可被肿瘤细胞高效摄取。进入细胞后,RDG/DNA复合物通过GNR“光化学”介导的内体膜破裂和PEI的“质子海绵效应”,可以轻易的从内涵体逃逸出来。进一步在 NIR激光照射和细胞内高浓度谷胱甘肽(GSH)作用下,介导DNA有效地释放出来,从而实现高效的基因转染。 为进一步考察RDG体内核酸药物的递送效果,以RDG作为shRNA的输送载体,采用静电凝聚法制备RDG/shRNA纳米复合物,并以细胞中绿色荧光蛋白(GFP)报告基因的表达为指标评价其体内外干扰效率。结果表明:RDG/shRNA纳米复合物具有高的稳定性和长的血液滞留时间。纳米复合物经尾静脉注射后,能够蓄积到肿瘤部位,进一步通过RGD肽介导的内吞作用被肿瘤细胞高效摄取。进入细胞后,RDG/shRNA复合物在细胞内高浓度GSH作用下解离纳米复合物,导致shRNA有效地释放到细胞质中,从而实现高效的基因沉默。表明,RDG是一种非常有前途的可用于高效基因沉默的非病毒载体。 以 RDG为载体同时负载抗肿瘤转移的p65-shRNA和抗肿瘤增殖阿霉素(DOX),制备RDG/shRNA@DOX纳米药物,以期发挥抗肿瘤转移核酸药物和 抗肿瘤增殖化疗药物的协同增效作用,进而同时抑制原位肿瘤生长及其远端转移。考察该纳米药物在细胞内GSH和酸性环境引发的基因和化疗药物释放,以高转移性人乳腺癌MDA-MB-435细胞及其原位接种裸鼠模型体内外评价和研究该纳米药物肿瘤靶向性、抗肿瘤转移和增殖的作用及其机制。研究表明,RDG/shRNA@DOX能够高效的被肿瘤细胞摄取,在细胞内高浓度 GSH和酸性细胞器作用下,可同时释放出DOX和shRNA,进而诱导对MDA-MB-435乳腺癌细胞的化学治疗和基因沉默,其不仅可以抑制癌细胞的增殖、迁移和侵袭,而且可以阻碍血管的生成和诱导肿瘤相关内皮细胞的凋亡。全身给药后,RDG/shRNA@DOX纳米粒在肿瘤部位蓄积,其不仅可以抑制原位乳腺癌的生长,而且几乎完全阻断了癌细胞的远端转移。因此,结合RGD介导的靶向、细胞内刺激响应的药物控制释放、RNA干扰和化学治疗,RDG/shRNA@DOX纳米药物在转移性癌的治疗中有明显的潜在应用价值。 在GNR药物递送系统研究的基础上,制备叶酸(FA)和PEG修饰的金纳米棒FA-PEG-GNR(简写 FG),并以其为载体构建细胞内环境和NIR激光照射响应性的载阿霉素DOX@FG纳米药物,分别从细胞水平和动物水平评价DOX@FG联合NIR照射逆转肿瘤多药耐药的效果,并对其可能逆转肿瘤多药耐药的机制进行了初步的探索。研究表明,DOX@FG能够高效的被耐药肿瘤细胞摄取,在细胞内酸性细胞器中,可释放出DOX。经NIR激光照射,由于GNR光热作用,可导致细胞内P-糖蛋白(P-gp)和B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)蛋白的表达下调,抑制耐药相关的细胞通路,因而不仅可以增加DOX在耐药肿瘤细胞的蓄积,而且提高耐药MCF-7/ADR细胞对DOX的敏感性,故而,DOX@FG联合NIR照射表现出良好的克服肿瘤耐药的效果。体内药效学实验显示,DOX@FG静脉注射后并用NIR激光照射肿瘤组织,可显著抑制耐药肿瘤的生长,且未产生明显毒性。考虑到这一策略的普遍性和可行性,它为克服肿瘤的耐药指出了一个新的独特的方式。 以上研究结果表明,基于RDG的新型刺激响应性非病毒基因载体具有高效、低毒的特性;化疗药物与核酸药物的靶向共输送策略以及化疗与光热治疗的联合应用,在抑制肿瘤的生长与转移及逆转肿瘤多药耐药治疗中有显著的应用价值。