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背景:未分化型甲状腺癌(anaplastic thyroid carcinoma,ATC)虽仅占甲状腺癌发病率的2.0%,但因癌细胞侵袭性强,不具备摄碘能力而对常规131I治疗无效,5年生存率低于10%。介孔二氧化硅纳米粒(mesoporous silica nanoparticles,MSNs)药物提呈系统能增强抗肿瘤药物的靶向性,延缓药物释放,从而提高抗肿瘤药物的生物利用度,已广泛应用于癌症的靶向治疗中。检索国内外文献发现,VEGF(vascular endothelial growth factor)的表达与肿瘤形成密切相关,VEGF receptor(VEGFR)在ATC中呈过表达状态,抗VEGFR的靶向药物可以提高包括ATC在内的众多癌症的生存期。然而目前在ATC的治疗方面,采用131I标记并负载分子靶向药物的纳米载体来实现ATC双重靶向治疗(内照射与抗肿瘤)的报道鲜少。目的:观察131I标记、anti-VEGFR2靶向性多功能MSNs[131I-牛血清白蛋白(BSA)-MSNs-anti-VEGFR2]在荷ATC瘤裸鼠体内的放射性分布,并探讨其与负载17-AAG和Torin2两种药物MSNs的抑瘤作用。方法:(1)构建相应纳米载体,即MSNs、BSA-MSNs、BSA-MSNs-anti-VEGFR2及BSA-MSNs(17-AAG+Torin2)-anti-VEGFR2;采用透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)观察各自形态,动态光散射(dynamic light scattering,DLS)测定各自粒径;建立17-AAG和Torin2的标准曲线,通过拟合方程得到载药纳米载体的载药量和包封率;采用氯胺T直接标记法进行131I标记得到相应纳米载体。(2)MTS实验分析两种药物17-AAG和Torin2的相互作用。通过荧光共聚焦显微镜观察MSNs及MSNs-anti-VEGFR2在两种ATC细胞系ARO及FRO细胞的靶向性结合及细胞摄取情况;通过细胞摄碘实验观察Na131I、131I-BSA-MSNs和131I-BSA-MSNs-anti-VEGFR2在胞内的存留时间。(3)在动物水平实验中,制备FRO荷瘤裸鼠,分别于瘤体内注射131I-BSA-MSNs-anti-VEGFR2(靶向组)、131I-BSA-MSNs(非靶向组)、Na131I组、131I-BSA-MSNs(17-AAG+Torin2)-anti-VEGFR2(靶向+载药组)和生理盐水(对照组)。通过SPECT/CT显像观察不同时间荷瘤裸鼠体内的放射性分布;使用γ计数仪测定并计算注药24h、72h后Na131I组、靶向组及非靶向组中正常组织器官和瘤体每克组织注射剂量百分比(%ID/g);以注药前荷瘤裸鼠的体重及瘤体体积为基准,记录各组在整个观察期(30天)内的体重及瘤体体积变化;采用Log-rank法对各组裸鼠生存分析;实验结束时对各组荷瘤裸鼠的主要器官及瘤体进行组织病理检查,并对对照组的瘤体进行免疫组化来检测肿瘤VEGFR2的表达情况。结果:(1)成功构建了所需的纳米载体MSNs、BSA-MSNs、BSA-MSNs-anti-VEGFR2及BSA-MSNs(17-AAG+Torin2)-anti-VEGFR2。TEM显示载体的形貌均为球形,且形态规整;DLS测得粒径分布范围均较窄,上述载体平均粒径分别为108、139、163、159nm,zeta平均电位分别为-23.91、45.53、28.45、-1.83m V,BSA-MSNs-anti-VEGFR2对17-AAG和Torin2的载药量分别为7%和6%,包封率分别为87%和85%。131I标记率为50%–75%,放化纯为95%-98%。(2)细胞水平实验中,两药的细胞毒性实验显示17-AAG与Torin2药物浓度在0.1-5μM之间时,随浓度增加,对ATC细胞的抑制率也逐渐增加;当药物浓度>1μM时,随浓度增加,细胞抑制率的增幅趋于平缓。17-AAG和Torin2与细胞共同作用48h后,两药浓度比为1:1或2:1时,对ATC细胞的杀伤性相当(IC50分别为0.33μM、0.26μM)。荧光共聚焦显微镜实验显示MSNs-anti-VEGFR2和MSNs均可明显被FRO及ARO肿瘤细胞吞噬。细胞对核素纳米载体的定量摄取实验显示FRO及ARO细胞对131I标记的纳米载体呈动态摄取;孵育3h后,两细胞对靶向组的摄取程度均高于非靶向组(均P<0.01)。(3)动物水平实验中,SPECT/CT显示,注药后1-3周,靶向组瘤体内放射性计数均高于非靶向组(t值分别为8.81、7.06、12.78,均P<0.05)。组织分布实验显示,靶向组瘤体24h及72h的每克组织注射剂量百分比(32.2±2.8%ID/g、23.0±1.8%ID/g)均明显高于非靶向组(26.1±2.5%ID/g、12.3±1.2%ID/g)(t分别为2.81、8.57,P分别为0.04、0.001)。治疗后30天,(1)Na131I组、对照组和非靶向组的瘤体体积较治疗前增加,分别变为基准体积的395.0±22.5%、405.0±24.1%和198.7±13.2%;靶向组较治疗前未见明显变化(为基准体积的101.1±2.4%);而靶向+载药组的瘤体体积有所减小(减为基准体积的94.1±8.2%)。(2)Na131I组、对照组的裸鼠体重较治疗前明显减少,分别变为基准体重的88.6±3.0%和86.2±3.1%;非靶向组较治疗前未见明显变化(为基准体重的102.1±3.1%);而靶向组和靶向+载药组的裸鼠体重较治疗前有所增加,分别增为基准体积的116.2±3.4%和123.1±3.2%。(3)生存分析曲线显示,上述各组的中位生存期分别为27、25、34、38和46天,Log-rank分析显示靶向+载药组和靶向组的中位生存期均较非靶向组延长(P分别为<0.001、0.0047),并且靶向+载药组较靶向组更长(P<0.001)。(4)病理切片HE染色显示,治疗结束后各组荷瘤裸鼠的主要器官(心、肝、脾、肾及肺)的组织形态学均未见明显异常;非靶向组、靶向组及靶向+载药组可见肿瘤细胞片状坏死,以靶向组和靶向+载药组更为明显。肿瘤免疫组化证实FRO肿瘤细胞表面高表达VEGFR2。结论:131I标记的两种纳米载体131I-BSA-MSNs-anti-VEGFR2和131I-BSA-MSNs对人未分化型甲状腺癌移植瘤具有明显的抑制作用,且负载药物17-AAG和Torin2后能更有效地延长荷瘤裸鼠的生存期。本实验为靶向治疗ATC提供了实验支持,拓展了新思路。