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本文为了有效解决抗癌活性与疗效窗口相矛盾的问题,并基于细胞水平与活体水平抗癌活性评价上的差异的考虑,提出了原位施药的抗癌策略来应对恶性肿瘤的异质混合性及超强适应性的问题。通过静电纺丝的技术制备出了适合于应用原位施药策略的二氯乙酸盐纤维毡剂型,在活体水平与细胞水平分别评价了该二氯乙酸盐新剂型的抗癌活性与系统毒性等问题,从而为建立一条有效、简便、毒副作用小的抗癌路径奠定了基础。 首先,通过创新的溶液纺丝方法使得油溶性聚乳酸与水溶性二氯乙酸钠(DCA)方便快捷地制备成具有药物均匀分布的DCA纤维毡,并通过TEM联合EDS的手段对纤维表面与本体的药物均匀性以及纤维毡的降解性能进行了表征。 通过DCA纤维毡原位施药策略应用于皮下宫颈癌模型进行研究,发现在不到三周的时间内便取得了96%的肿瘤抑制率和50%的康复率的理想的抗癌治疗效果,通过免疫组化H&E分析,DCA纤维毡诱导了89%的肿瘤组织坏死是导致肿瘤体积和重量大幅降低的直接原因。进一步在活体水平与细胞水平,都发现了DCA诱导下细胞先出现肿胀,然后坏死的迹象,而非文献报道的凋亡过程;通过对DCA纤维毡在活体水平的实际作用效果进行外源性因子TNF-α和VEGF的考察,发现了DCA与纤维毡的相互作用产生了协同性的效果,从而使得肿瘤组织内TNF-α表达量不变的情况下,更易向组织内部浸润并且使得肿瘤细胞发生感染,同时使得肿瘤组织的VEGF表达减弱,使得肿瘤组织更加容易向坏死的方向发展;通过建立一套联合ATP测量与MTT检测的方法来测量单个活细胞内平均ATP产生能力的方法对肿瘤细胞的这种内源性因子进行考察,发现DCA除了之前报道的引起肿瘤细胞膜电位下降、ROS持续产生、钙离子浓度下降的影响外,更重要的一个深层次的原因是DCA对于肿瘤细胞的Warburg效应的逆转,使得单个细胞内的ATP产生能力下降,高浓度DCA条件下将会产生ATP耗竭,继而出现细胞的肿胀和坏死;在结合前人的研究的基础上提出了一个新的DCA诱导下肿瘤细胞程序性坏死的机制,合理地解释了由于DCA纤维毡原位给药方式所产生的ATP耗竭产生的原因和ATP耗竭使得前凋亡信号转换为程序性坏死,从而诱导肿瘤细胞在较短的时间内大量死亡的实验事实;通过对DCA纤维毡施药后小鼠的生存状态进行考察,发现DCA纤维毡不仅使得荷瘤小鼠的生存率显著增加,而且使得其生存质量与无瘤小鼠自由生长的条件相当,这主要是归功于DCA纤维毡不仅可以抑制中晚期肿瘤,而且真正地消除肿瘤细胞(肿瘤的初始瘤体积为200mm3左右),从而使得康复率达到了38%~50%之间,让人们看到了中晚期癌症可以治愈的希望。 通过DCA纤维毡与二氯乙酸二异丙胺(DADA)纤维毡原位施药策略对于皮下结肠癌模型的实施,在12天的治疗时间内也取得了75%的肿瘤抑制率,但是,在随后的治疗过程中,DCA纤维毡的治疗效果却出现了意想不到的复发,而DADA纤维毡表现了对于结肠癌的持续抑制作用,经15天的治疗后达到了95%的肿瘤抑制率和44%的康复率的理想的抗癌治疗效果;通过天狼腥红染色的方法对于肿瘤组织内结缔组织进行分析发现:DCA纤维毡引起了肿瘤组织周围和内部的成纤维细胞增生,这些增生的结缔组织往往包裹了部分的肿瘤细胞并阻挡了DCA向肿瘤组织内部浸润,从而造成了12天以后的治疗过程中的复发现象,而DADA纤维毡不仅有力地清除肿瘤细胞的同时,也毫不留情的杀死了肿瘤组织内的成纤维细胞,并且还有效地破坏了肿瘤细胞与基质细胞之间的相互作用,使得肿瘤组织内的支架结构得到解离,因此实现了持续的肿瘤抑制和理想的抗癌活性;通过DCA与DADA对于肿瘤细胞和正常细胞之间的相互作用的不同提出了二氯乙酸阴离子的能量代谢靶向的作用,并且通过细胞水平上单个活细胞相对产生ATP能力的对比,发现了DCA或DADA对于诱导细胞内的ATP耗竭具有特异区分能力,这种靶向的效果直接指向癌症细胞,同时通过活体水平的两组实验从不同的角度也证明了这一特异性杀伤效果直指肿瘤组织或癌旁组织,从而在细胞水平与活体水平同时证明了DCA与DADA的能量代谢靶向作用的有效性;通过对于DCA与DADA在活体水平与细胞水平的抗癌活性的对比,可以发现尽管在施药方式接近相同的条件下,DCA纤维毡与DADA纤维毡都分别表现出了比纯药DCA与DADA更有效的诱导肿瘤细胞死亡的能力,原位施药策略在肿瘤特殊微环境的协同下,更加有效地实现了DCA与DADA的真实抗癌活性的实施;通过对纤维毡皮下植入或内脏组织贴覆的模型来研究了DCA与DADA原位施药策略对于组织局部毒性和机体生理毒性的影响,研究发现,DCA纤维毡与DADA纤维毡都表现出了机体可承受的轻微毒性,并且尽管DADA相对于DCA细胞毒性更强,但是原位施药的情况下却表现出了相近的机体生理毒性。因此,这种原位施药的策略不仅保证了抗癌药物原本的抗癌活性的发挥,更重要的是通过疗效窗口限制的避免,使得抗癌药物所带来的系统毒性出现在更加合理的范围,从而有望真正理想地解决抗癌活性与系统毒性矛盾的问题。 基于以上研究结果,我们进一步对该原位施药策略与其他抗癌策略的联合做出了前景的估测和展望,同时提出了两条具有现实意义的联合策略:即通过控制释药时间差实现二氯乙酸盐与铂药的“先抑后杀”的抗癌策略和通过联合二氯乙酸盐与中子流照射的“前后夹击”方案实现联合手术治疗、化疗和放疗的整体施治的抗癌策略。 综上所述,原位施药策略是一种借助于诊断检测和控制释放手段的先进医疗手段,是一种有别于靶向策略,但是却起到靶向效果的一种给药方式。原位施药策略本身就显示了增强抗癌药物活性的能力、以及协同作用的效果,并同时显示了与其他抗癌策略超强的兼容性和优势互补的特征。所以,在原位施药策略的指导下在不久的将来将会发展出一系列具有特异区分能力的新药物剂型,真正弥补靶向药物的不足,从而为有效地解决“抗癌之争”中活性和系统毒性的关键核心问题提供新的实践生长点。