基于脑胶质瘤诊疗一体化的三氧化二砷仿生纳米递送系统的构建及评价

来源 :南京中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:apenggejiayou
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脑胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发性颅内肿瘤,也称为神经胶质瘤,占所有原发性脑瘤的51.4%,其5年总生存率不超过35%。2000至2015年期间,脑胶质瘤在我国的恶性肿瘤死亡率位列第十,略高于胶质瘤的全球死亡率(2.5%),并且自2000年以来,患病率呈现上升趋势。然而,几乎所有胶质瘤患者在接受一线化疗治疗7至10个月后都会继续发展病情。临床上治疗脑胶质瘤的首要方法仍主要是手术切除,但由于胶质瘤多生长在脑组织的重要部位,且呈弥散浸润性生长,肿瘤位置难以分辨,因而手术难度大、风险高,难以通过手术切除达到痊愈。血脑屏障(blood brain barrier,BBB)与(brain blood tumor barrier,BBTB)的存在,以及肿瘤对正常脑组织的高度浸润,给脑胶质瘤的诊断与治疗带来了极大的困难。目前的研究主要集中在分子靶向治疗、免疫治疗、基因治疗和新型药物递送技术。然而迄今为止,单药治疗的结果令人失望,联合治疗可以实现较为广泛和持久的抗肿瘤效应。因而胶质瘤的免疫治疗也逐渐被研究者们所关注,其与传统化学疗法结合,探寻延长手术切除结合化疗治疗后总生存期的策略。人体当中的脂蛋白是一种在细胞功能、脂质代谢和疾病中具有重要作用的超分子纳米结构。在脂蛋白家族中,由载脂蛋白apoA-I及磷脂组成的高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)大小仅为10 nm左右。HDL的小粒径以及内源性使其特别适合于靶向炎症疾病以及肿瘤疾病的纳米载体平台的构建。脂蛋白样纳米载体是基于脂蛋白结构,利用脂质、载脂蛋白(apoA、C、E)及胆固醇等物质在体外进行人工组装而成的纳米载体。具有高生物相容性、小尺寸、BBB靶向性以及多模式载药方式的特点,并且避免了原生脂蛋白的血液传播污染,是脑胶质瘤治疗药物的理想递送载体。三氧化二砷(arsenictrioxide,ATO)为传统中药矿物药砒霜的主要成分,明代《本草纲目》中记载用于“蚀痈疽败肉”,近年研究发现其在治疗脑胶质瘤等实体瘤方面也具备良好的活性。ATO可通过下调Notch通路来减少胶质母细胞瘤增殖和复发;结合p53的突变体,使p53突变体具有热稳定性和转录活性,重新激活突变体p53以抑制肿瘤。然而,ATO的靶向性低、肾脏清除快速、半衰期短以及生物分布差异导致其对正常组织的严重毒副作用,较窄的治疗窗口限制了 ATO的脑胶质瘤治疗应用。蜂毒肽(melittin,Mel)是中药蜂毒的主要成分,可与细胞膜相互作用,破坏磷脂双层的稳定性,进而杀伤肿瘤细胞。作为天然的阳离子宿主防御肽,近年研究发现其还可引起以局部炎症为特征的免疫反应,诱导体内显著增加CD4+T细胞数量,发挥免疫作用治疗肿瘤。但是,Mel亲水性C端带有阳离子电荷,使得其具有显著的溶血副作用。过渡金属Mn2+是一种T1造影剂,一方面,Mn2+可以增强MRI信号用于脑部造影;另一方面,Mn2+与ATO络合生成的沉淀具有肿瘤酸性微环境下响应释放的能力,可实现针对脑胶质瘤的诊疗一体化。因而,本课题设计使用具有抗胶质瘤作用的ATO与MRI显影剂Mn2+络合生成MnAs共沉淀,负载于脂蛋白样纳米载体,并在表面结合具有免疫治疗作用的Mel,构建一种脑胶质瘤靶向、实时MRI成像以及化疗、免疫治疗一体化的仿生纳米递送系统Mel-LNPs/MnAs。本课题考察了疏水性MnAs共沉淀的反应条件及浓度,通过考察不同磷脂对DMPC的亲和力、不同磷脂的用量,以粒径、粒径分布系数和Zeta电位为评价指标,确定磷脂类型及处方用量。进一步考察了 Mel-LNPs/MnAs的稳定性。最后对Mel-LNPs/MnAs的形态及性质进行表征与评价,包括有透射电镜(TEM)、能量色散X射线光谱(EDX)分析、含量及包封率测定、体外pH响应性释放、体外MRI成像能力以及体外溶血性考察。利用疏水性的荧光染料香豆素6替换MnAs内核,对制剂进行标记,以考察不同制剂载体中负载荧光染料被GL261细胞摄取的情况及机制;利用Sulfo-Cy5-E SE荧光探针对α-Mel进行标记,以考察α-Mel在肿瘤细胞中的位置。采用LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit对给药后的GL261细胞进行活/死细胞染色,采用MTT法,考察游离药物与不同制剂对GL261细胞的毒性作用。建立体外3D肿瘤球模型,考察不同制剂的肿瘤球渗透性,利用LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit对给药后的肿瘤球进行活/死细胞染色以考察游离药物与不同制剂对肿瘤球的毒性。通过体内药代动力学研究,以ICP-MS对大鼠血浆中的As含量进行检测,利用DAS 3.0软件进行药动学参数的计算,以考察Mel-LNPs/MnAs在大鼠体内的药动学特征,为Mel-LNPs/MnAs 的进一步应用提供参考。利用近红外染料 DiR 替换 MnAs 内核,对制剂进行标记,以考察不同制剂在体内跨越BBB进而靶向脑部的能力;建立了小鼠原位脑胶质瘤模型,考察DiR标记的不同制剂在体内的胶质瘤靶向能力。建立GL261原位脑胶质瘤实验动物模型,考察了不同制剂对原位脑胶质瘤MRI成像的能力,考察了 Free ATO、Free ATO+Mel、Lipos/MnAs、LNPs/MnAs 及 Mel-LNPs/MnAs对脑胶质瘤生长抑制情况,以免疫组化、免疫因子以及脾脏中的免疫细胞分析考察Mel-LNPs/MnAs 的抗肿瘤机制,以血常规、血清生化指标、主要脏器的 H&E 染色评价 Mel-LNPs/MnAs 的体内安全性。
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