基于光动力学治疗的共输送纳米粒抗乳腺癌肺转移的研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caoyongtao1985
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乳腺癌位居我国女性癌症发病率之首,严重危害着我国人民的健康。肿瘤转移是导致乳腺癌临床治疗失败的主要原因之一。借助于共输送纳米载药系统,将光动力学治疗与其他治疗方式联合(化疗、基因治疗、热疗等)为安全、有效地抑制肿瘤转移提供了新策略。然而,关于联合治疗过程中不同治疗手段之间可能产生拮抗作用的相关报道仍然较少。此外,开发出高效、安全的纳米药物共输送系统用于联合治疗也是抗肿瘤转移研究中最为迫切的课题之一。  本文首先考察了药物共输送系统中光动力学光敏剂二氢卟吩e6三甲酯(Ce63Me)与不同结构的化疗药物之间可能发生的化学拮抗作用,初步筛选出受单线态氧(1O2)等影响较小的化疗药物。在此基础上,设计和构建了基于聚(β-氨基酯)-二氢卟吩e6(PAE-Ce6)和二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇5000(DSPE-PEG5000)的共输送多西他赛(DTX)和Twist siRNA的纳米药物共输送系统(PDDTs),初步评价其抑制乳腺癌增殖与转移的潜在应用价值。  为了改善Ce6的脂溶性,本文首先将Ce6与重氮甲烷反应,制备得到Ce63Me,通过1H NMR和ESI-MS确证其结构。Ce63Me的溶解度受周围环境pH的影响较小,容易被脂质体包载。在671nm激光照射下,Ce63Me在水溶液中能够有效地产生1O2,其产率与激光功率呈正相关。通过薄膜水化挤出法制备了同时载有Ce63Me和不同化疗药物的脂质体。化疗药物包括姜黄素(CUR)、美登素衍生物1(DM1)、阿霉素(DOX)、多西他赛(DTX)、雷帕霉素(RAP)和长春瑞滨(VIN)。然后对共输送脂质体在671nm激光照射(2W/cm2,10min)前后粒径、Zeta电位、微观形态以及药物含量的变化进行了表征。结果发现,光照后所有脂质体的粒径、Zeta电位和微观形态均没有明显变化,但药物含量变化程度不一。其中,CUR与VIN含量明显降低,DM1和RAP其次,DOX和DTX变化不明显。进一步机理研究结果表明,激光的功率、Ce63Me与化疗药物的摩尔比以及共输送的状态会影响Ce63Me与化疗药物之间化学拮抗作用的强弱。通过液相色谱-质谱联用检测方法证实,CUR、DM1、RAP和VIN共输送脂质体光照后的产物中均出现了分子量为M+32n的新化合物,初步推断可能是由于药物分子中的酚羟基、碳碳双键或者吲哚结构与1O2发生反应,导致了化学拮抗效应。在A549、B16-F10、HT29和MCF7细胞模型上发现,671nm激光(2W/cm2,2min)光照后的CUR、DM1、RAP和VIN共输送脂质体的细胞毒性显著降低,表明化学拮抗作用会削弱化疗药物的抗肿瘤效果。因此,在设计联合治疗方案时,应当充分考虑不同药物之间的相容性,避免化学拮抗效应的发生。  为了增强纳米共输送系统抗肿瘤转移的能力,本文将PAE与Ce6连接,合成了聚合物PAE-Ce6。然后,将DSPE-PEG5000与PAE-Ce6按照质量比7∶1制备了共输送DTX和Twist siRNA的纳米粒PDDTs。该纳米药物共输送系统同时具有化疗、基因治疗和光动力学治疗三种功能。PDDTs纳米粒大小均一,强度粒径为78±2.1nm。纳米粒表面的PEG层有助于屏蔽过多的正电荷,Zeta电位近中性(2.66±0.65mV),有助于增强纳米粒在血液循环中的稳定性。DSPE-PEG5000的掺入有助于降低PAE-Ce6的聚集程度,提高1O2产率。选择高转移性的小鼠乳腺癌4T1细胞作为模型,通过细胞摄取、蛋白敲除效率、细胞毒性、迁移、侵袭、划痕愈合等实验,初步研究PDDTs体外抑制4T1细胞生长和转移的效果与机理。结果发现,PDDTs能够有效地把小分子药物和siRNA输送到4T1细胞中,降低细胞内Twist蛋白的表达,增强4T1细胞对DTX的敏感性。一定功率强度671nm激光的照射有利于促进药物的溶酶体逃逸,提高siRNA干扰效率。在此基础上,我们建立了荷4T1高转移性乳腺癌细胞裸鼠动物模型,考察了PDDTs的体内分布和抗乳腺癌肺转移效果。实验结果显示,PDDTs能够显著增加DTX和siRNA在肿瘤组织中的蓄积,并延长滞留时间。通过抑制肿瘤组织中Twist蛋白的表达并促进肿瘤细胞凋亡,PDDTs实现了较好的抗乳腺癌原位瘤生长和转移的效果。与生理盐水组比较,其肿瘤抑制率和肺转移抑制率分别达到81.81%和80.34%。  以上研究结果表明,PDDTs将化疗、基因治疗以及光动力学治疗三种不同治疗方式融合,有望实现安全、高效的抗肿瘤转移效果,在抑制乳腺癌转移治疗方面有明显的潜在应用价值。
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