论文部分内容阅读
阿霉素(Doxorubicin,DOX)是一种广泛应用癌症治疗的化疗药物,其通过干扰DNA和产生自由基来杀伤肿瘤细胞。虽然DOX有着长期广泛的应用,但其许多缺陷依然有待解决,例如:其非特异性转运、短的半衰期、诱发细胞产生药物抵抗和强的副作用等。为解决这些问题,应用多功能纳米粒子实现药物转运、降低药物剂量、癌症治疗监控和联合多种癌症治疗方式得到了人们的强烈关注。 整合多种功能到单一结构使得多功能纳米粒子具有许多独特的特性:(1)药物在时间、空间上的可控释放;(2)联合不同治疗方式实现高效癌症治疗;(3)肿瘤的可视化及纳米粒子的分布监控。然而多功能纳米粒子依然存在缺陷。例如:光热治疗中的热扩散会对正常细胞产生损伤,光动力治疗存在全身光毒性,弱的靶向能力限制了纳米粒子在肿瘤部位的聚集并引起多种并发症。寻找一种具有强的靶向能力、弱的毒副作用和高效的癌症治疗能力的多功能纳米粒子成为了癌症治疗的关键。 近几年,金纳米棒(Gold nanorod,GNR)因其独特的光学性质和表面特性受到了人们的广泛关注。通过配体置换方法,GNR表面易被各种分子(例如:抗体、多肽、核酸和糖类等)修饰。在近红外区域,GNR具有强而灵活的吸收,由于其表面等离子共振效应使得GNR可作为光声造影剂用于癌症治疗和成像。 DNA含有大量的CG碱基对,有利于DOX插入并与大沟、小沟绑定,并为DOX的装载提供了充足的位点,因此DNA可以辅助GNR实现DOX的海量转运。通过支点介导的非酶链置换杂交反应,DNA能够与特定的核酸链杂交。该反应通过支点触发实现了程序化控制。所以利用支点介导的非酶链置换杂交反应和DNA装载DOX能够实现DOX的特异性释放。MAGE-A mRNA具有独特的性质。MAGE-A的12个亚型具有高表达水平和高的同源性,除在睾丸、胎盘中表达外,其能够在多种肿瘤中表达。因此MAGE-A mRNA成为触发药物释放的理想靶点。GNR可通过结合靶向分子获得靶向功能而提高肿瘤内的聚集。叶酸(folic acid,FA)因具有分子量小、免疫原性、高稳定性和易于修饰等优势而被广泛应用于药物靶向,FA能够与肿瘤细胞表面高表达的叶酸受体(folate receptor,FR)紧密结合而实现药物的靶向转运。因此利用细胞表面FR和细胞内的MAGE-A mRNA能够实现DOX的特异性释放从而达到癌症高效治疗的目的。 GNR能够吸收脉冲激光生成热弹性膨胀从而产生强的光声效应以实现癌症的治疗和成像。光声治疗是一种新型癌症治疗技术,利用产生的光声冲击波爆破而选择性杀伤肿瘤,光声冲击波爆破具有了显著的破坏力量从而引起细胞死亡而不会引起相关毒性和药物抵抗,因所需脉冲激光能量很低而不会对正常细胞产生热损伤。这些不同于化疗的特性使得光声治疗成为令人期待的癌症治疗方式。GNR可以通过很低能量的脉冲激光照射,实现光声成像。作为一种新型的成像方法,光声成像突破了传统光学成像的限制,能够在近红外区域进行高分辨率活体层析成像(分辨率:50-500μ m,深度:5cm),因此光声成像可以作为辅助工具引导癌症治疗。 在本研究中,作者构建了一种GNR-DNA纳米载体通过整合mRNA触发药物释放和GNR增强光声效应实现了化学/物理双重癌症治疗。构建的纳米粒子(GNR-DNA/FA:DOX)包含三种功能:(1)GNR-DNA作为药物转运平台和光声增强剂;(2)FA实现纳米粒子的肿瘤靶向;(3)DOX实现低副作用化疗。实验结果显示:FA提高了纳米粒子在肿瘤细胞内的聚集;DOX通过DNA与MAGE-A1,-A2,-A3/6,-A4,and-A12 mRNA的杂交反应成功的在MAGE-A mRNA高表达的细胞内特异性释放。经过808 nm脉冲激光照射,GNR基础的光声效应实现了与化疗互补的癌症治疗,二者联合完全消除了小鼠肿瘤。同时,光声成像成功实现肿瘤的检测和纳米粒子分布的监控。GNR-DNA/FA:DOX提供了一种安全有效的癌症治疗监控方式,在临床应用方面具有很大的潜力。