负载双药的新型T7靶向纳米体系治疗食管癌的疗效与机制研究

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研究背景食管癌在我国的发病率和死亡率分别位居恶性肿瘤第三和第四位,化疗是其主要治疗手段之一,但整体疗效欠佳,5年生存率约10%-25%。多西他赛(Docetaxel,DTX)是复发或转移性食管癌的常用化疗药物之一,因水溶性差、毒副作用大、易产生耐药的缺点导致临床剂量使用受限。提高化疗疗效并减少毒副作用为肿瘤化疗的一大挑战。临床常应用一些中草药成分辅助提高化疗疗效并减轻化疗毒副反应。中药成分姜黄素(Curcumin,CUR)具有多种生物活性,对人体安全无毒,且对多种肿瘤细胞有抗肿瘤作用,与化放疗联用具有化放疗增敏作用。但是,CUR为脂溶性、易降解、代谢快等缺点使其在体内应用受限。CUR化疗增敏作用机制尚未明确,且目前尚无CUR联合DTX对食管癌作用的研究。纳米药物因具有较好的生物安全性、靶向肿瘤性、高效载药性而备受关注。本课题首先对CUR联合DTX对食管癌是否具有抗肿瘤作用并从凋亡和自噬角度对其相关分子机制进行研究。然后设计一种新型的具有pH响应的靶向纳米载体T7-β-CD-PEI-PEG同时负载DTX和CUR,靶向运送至食管癌细胞提高药物抗肿瘤疗效。研究方法与结果(1)CUR联合DTX对食管鳞癌细胞活性、迁移侵袭的影响。CCK8试验结果揭示CUR可抑制食管鳞癌细胞活性,CUR浓度越高,细胞活性越低。CUR联合DTX用药后可增强DTX对食管癌细胞活性的抑制作用。细胞划痕愈合实验、Transwell实验揭示DTX、CUR单药在一定浓度及处理时间后可抑制食管癌细胞迁移侵袭,两药联合后可进一步提高DTX对食管癌细胞迁移侵袭能力的抑制。(2)CUR联合DTX对食管癌细胞凋亡和自噬的影响:流式细胞术和Hoechst实验结果揭示与DTX和CUR单药组相比,DC联合组食管癌细胞凋亡率增加,细胞核发生固缩、浓聚。Westernblot实验结果显示CUR联合DTX可使抗凋亡蛋白Bc12下调,而促凋亡蛋白BAX,Cleaved-caspase3/9显著增高,说明CUR可协同DTX促进食管癌细胞发生凋亡。透射电镜观察到DC组食管鳞癌细胞内的自噬泡和自噬溶酶体数目较单药组增多,自噬相关蛋白LC3Ⅱ/LC3Ⅰ、Beclin-1、Atg7表达显著上调,P62下调,提示CUR联合DTX可诱发食管癌细胞自噬。(3)CUR联合DTX抗肿瘤作用机制研究:Westernblot实验结果显示联合用药组 p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT、p-mTOR/mTOR 表达下降,我们推测 CUR联合DTX可能通过抑制PI3K/AKT/mTOR通路的激活而发挥抗肿瘤作用。(4)CUR联合DTX诱导的自噬与凋亡的关系:CCK8、流式细胞术结果提示3MA+DC组食管癌细胞活性较DC组显著下降,而细胞凋亡率显著增高。Westernblot实验结果显示3MA+DC组Bc12较DC组显著下调,BAX、Cleaved-caspase3、Cleaved-caspase9 显著上调,LC3Ⅱ/LC3Ⅰ 较 DC 组显著下降,提示使用自噬抑制剂3MA可抑制DC诱导的自噬的发生,且进一步提高CUR、DTX联合抗肿瘤增殖和促进细胞凋亡的能力,因此我们推测DTX、CUR联合应用诱导的自噬对于食管鳞癌细胞的生长具有保护作用,加入自噬抑制剂3MA可提高DC抗肿瘤细胞增殖和促进细胞凋亡的能力。(5)CUR增强DTX体内抗肿瘤作用:DC组肿瘤的生长速度显著慢于PBS、DTX、CUR单药组,肿瘤体积显著缩小。免疫组化显示DC组Ki67表达显著下降(P<0.01)。提示经DTX、CUR联合治疗后肿瘤的增殖能力显著下降。(6)载双药靶向纳米药物的合成与表征:成功制备靶向纳米载体T7-CM-β-CD-PEI-PEG,用复乳法负载脂溶性中药CUR和化疗药物DTX。通过表征证实纳米药物为纳米级别,可高效载药,具有pH响应,可在pH5.5弱酸性环境中快速释放药物。(7)纳米药物的靶向性及安全性:与NP相比,靶向纳米载体T7-NP被食管癌细胞摄取更多,在体内用Cy5.5标记的T7-NP-DTX/CUR和T7-NP-DTX靶向聚集于肿瘤组织,提示T7修饰的纳米药物可有效将抗肿瘤药物靶向运送至肿瘤部位。纳米载体T7-NP和NP对正常食管上皮细胞Het-1A毒性小,在体内并未增加对正常组织器官的毒副作用和血液毒性。(8)纳米药物体内外抗肿瘤效果:MTT试验、细胞凋亡试验、3D肿瘤球模型及荷瘤裸鼠抗肿瘤实验结果显示T7-NP-DC与T7-NP-D、NP-DC、DTX相比抗肿瘤作用更强。结论CUR联合DTX可能通过抑制PI3K/AKT/mTOR的激活而抑制食管癌细胞的增殖、迁移侵袭并促进诱导细胞凋亡和细胞自噬的发生。DTX联合CUR诱导的自噬可能对食管癌细胞的生长呈一种保护作用,DTX、CUR联合自噬抑制剂3MA后可进一步抗食管癌细胞增殖和诱导细胞凋亡,可能为食管癌的治疗方法提供新的选择。新型靶向纳米药物T7-CM-β-CD-PEI-PEG-DTX/CUR可同时有效负载中药CUR和化疗药物DTX,并靶向运送至TfR高表达的肿瘤组织部位,在肿瘤弱酸性环境中快速释放DTX和CUR,发挥协同抗肿瘤的作用,具有较好的生物安全性和应用前景。
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