基于超顺磁铁氧纳米粒的酶敏感性复合纳米载药系统

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恶性肿瘤严重威胁人类健康。近年来蛋白类药物因具有高活性、高特异性及低毒性等优点,在恶性肿瘤治疗中发挥着越来越为重要的作用。但蛋白分子所具有的稳定性差,靶向性差及透膜性差等特点亦严重制约了其在临床中的进一步应用。因此开发可以克服蛋白类药物上述缺点的新型蛋白药物递释体系意义重大。本课题通过通过构建具有特异性酶切位点和增强的入胞性能的新型融合蛋白,并将其与超顺磁性铁氧纳米粒子(Super Paramagnetic Iron Oxide Nanoparticle,SPION)相结合,组成具有磁靶向、肿瘤部位特异性酶切及细胞穿透性能的蛋白药物递释体系,该体系可以实现目标蛋白在肿瘤部位的靶向蓄积及特异性释放与入胞,进而提高蛋白药物的治疗效果并减少其毒副作用。具体而言,通过实体瘤的高通透性和滞留效应(Enhanced Permeability and Retention effect,EPR效应)和酶敏感性穿膜肽体系(Enzyme Activatable Cell-Penetrating Peptides,EACPPs),通过靶向递送、前药保护和CPP(Cell-Penetrating Peptides)介导跨膜的方法,降低了药物非靶部位递送、其他器官毒副作用并提高了靶向递送效率,本文从多个角度对该系统的载、释药能力,靶向能力和体内外药效学进行了考察。首先,本课题选用具备的多种独特优势(生物相容性、磁响应性、表面功能化潜力)的SPION作为靶向药物递送载体,通过对SPION合成工艺的优化和表面功能化的筛选,确定了CA(Citric Acid)@SPION纳米粒为基础载体,继而通过化学合成手段在CA@SPION中引入NTA和Ni2+,制备成Ni2+@NTA-SPION载体,为磁球载体和融合蛋白药物的自组装结合奠定基础。对Ni2+@NTA-SPION载体的一系列表征证明我们已成功制备了具备和融合蛋白药物特异性交联潜力的超顺磁性纳米靶向载体。其次,针对融合蛋白药物部分,本课题以酶特异性激活穿膜肽的方式在药物蛋白表面添加了基于基质金属蛋白酶家族(Matrix Metalloproteases)中MMP-2酶的EACPPs,并在其中C端附加了用于和超顺磁性纳米靶向载体特异性自组装结合的六聚组氨酸标签(6×His-tag),从而形成前药保护模式;并通过基因克隆、质粒重组和E.Coli表达系统制得融合蛋白药物,并通过自组装作用和Ni2+@NTA-SPION载体进行特异性结合,体外载—释药实验证实了这一点。小动物活体成像影像学、肿瘤冷冻切片染色等分析显示SPION载体存在静脉给药显影能力较低的问题,针对于此,本课题通过将SPION基础晶格中Fe2+替换为Ni2+的方式,省略了后续引入Ni2+的步骤,优化制备得载体SPNFN。各表征结果表明SPNFN载体在保留超顺磁性能力同时具备更好的靶向递送效果。最后,本课题制备了携带EACPPs的I型核糖体失活蛋白(Ribosome-inactivating proteins,RIPs)Gelonin,并与SPNFN载体组装成为抗肿瘤蛋白治疗系统。体内外药效学研究表明该系统可以顺利进行蛋白质药物的跨膜递送,并在抑制肿瘤生长方面和对照组间存在极显著性差异(p<0.001)。综上,本课题建立了一个基于超顺磁铁氧纳米粒的酶敏感性复合纳米载药系统,改善了大分子药物的毒副作用,提高了递送效率,具备一定临床潜力。
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