pH响应卷曲螺旋多肽交联透明质酸纳米凝胶用于蛋白药物的肿瘤靶向递送

发布时间：2020-06-21 13:10

【摘要】：癌症严重威胁着人类的健康。目前,临床治疗癌症的主要手段包括外科手术切除、放疗和化疗等。化疗作为临床常用的治疗手段,大多存在着对肿瘤选择性差、药物利用率低、在杀死肿瘤的同时也会对正常组织和器官造成严重损伤等弊端。一些细胞内作用的抗癌类蛋白药物(如颗粒酶B(granzyme B,Gr B)、细胞色素C(cytochrome C,CC)和saporin(SAP))因其高效、高特异性和低毒副作用等优点而得到人们广泛的关注。然而,由于缺乏安全有效的递送系统,蛋白药物的临床转化受到极大地限制。为了解决这个关键科学问题,人们开发了多种纳米载药体系如脂质体、囊泡和纳米凝胶等,并将之应用于蛋白药物的肿瘤靶向治疗。论文第一章介绍了各种纳米载体用于蛋白质的包载和控制释放,以及卷曲螺旋结构在纳米载药体系中的应用。论文第二章,我们基于透明质酸对CD44的靶向性,以及CD44在MCF-7乳腺癌细胞表面过表达的特性,设计制备了p H敏感卷曲螺旋多肽交联透明质酸纳米凝胶(HA-c NGs),并包载毒素蛋白saporin(SAP,一种能够使核糖体失活的蛋白质)得到HA-c NGs-SAP,以实现SAP的MCF-7人乳腺癌细胞靶向递送。实验中,我们首先将多肽E3(GY(EIAALEK)3GC)和多肽K3(GY(KIAALKE)3GC)分别与HA反应得到偶联物HA-E3和HA-K3,然后通过纳米沉淀法得到粒径为176 nm的纳米凝胶HA-c NGs。圆二色谱(circular dichroism,CD)结果表明,HA-c NGs中的多肽E3和K3能够在p H 7.4形成稳定的卷曲螺旋结构,并在p H 5.0快速解螺旋,表现出典型的酸敏感响应性。HA-c NGs能够很好地包载模型蛋白药物CC,并在微酸条件下将之快速释放(在p H 7.4、p H 6.0和p H 5.0条件下蛋白24 h内的累积释放量分别为18.4%、76.8%和91.4%)。共聚焦显微镜和流式细胞实验结果均显示包载CC的HA-c NGs能够高效地被MCF-7细胞内吞。在细胞内涵体环境下,纳米凝胶迅速解卷曲螺旋结构,暴露出的E3和K3可与内涵体膜融合,进一步帮助CC逃离内涵体。在此基础上,我们将SAP装载到HA-c NGs中,顺利将SAP大量携带至CD44过表达的MCF-7细胞,产生强烈的体外抗癌效果,IC50值低至12.2 n M(以SAP计)。流式Annexin VFITC/PI双染色技术进一步证明,HA-c NGs-SAP可诱导大量MCF-7细胞进入凋亡程序。此外,初步的动物实验结果证明,载CC纳米凝胶(HA-c NGs-CC)可在荷瘤动物活体内实现较好的MCF-7皮下肿瘤靶向富集,展示了较好的应用前景。论文第三章在上述研究基础上,进一步考察HA-c NGs-SAP对CD44过表达MDAMB-231三阴乳腺癌细胞的体外抗肿瘤活性。细胞实验结果表明,HA-c NGs-SAP对MDA-MB-231细胞同样具有很强的生长抑制效果,IC50为14.3 n M(以SAP计,和对MCF-7的抑制水平接近)。此外,划痕实验结果表明HA-c NGs-SAP可有效抑制MDAMB-231细胞的迁移能力。初步的动物实验结果表明,HA-c NGs-CC同样在活体水平展现出较好的MDA-MB-231皮下肿瘤靶向富集水平。第四章对全文进行总结,并对下一步研究工作进行展望。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;TQ460.1
【图文】：

第一章 pH 响应卷曲螺旋多肽交联透明质酸纳米凝胶用于蛋白药物的肿瘤靶向递送1.2 载蛋白纳米药物的研究现状基于蛋白药物在单独应用时存在的各种弊端，理想蛋白药物载体应具备以下性能[13]：（1）避免蛋白药物和生理环境相互作用，导致蛋白药物过早地降解和变性；（2）载体能够通过隐藏抗原和免疫原性表位，增强蛋白药物的隐形能力，以降低网状内皮系统的吞噬，从而延长蛋白药物在生物体内的循环时间；（3）纳米载体的高比表面积能够改善蛋白药物的药代动力学性能；（4）纳米粒子表面的电荷、靶向配体和粒径大小可调，能够提高蛋白药物的穿膜和靶向能力，并且帮助蛋白药物逃离内涵体。在众多的纳米载体中，纳米凝胶、脂质体和囊泡等可有效克服蛋白药物单独使用时存在的多个弊端，因而在蛋白药物的包载和高效递送研究中扮演着极其重要的角色。1.2.1 纳米凝胶用于蛋白药物的包载和递送

第一章 pH 响应卷曲螺旋多肽交联透明质酸纳米凝胶用于蛋白药物的肿瘤靶向递送其中，以 HA 为基材构建的纳米凝胶，因对 CD44 有天然的靶向性而受到研究者们的特别青睐。研究表明，CD44 在 MCF-7 人乳腺癌细胞[22]、MDA-MB-231 人三阴乳腺癌细胞[23,24]和 A549 人肺癌细胞[25]等多种癌细胞表面都有很高的表达水平。因而，可利用 HA 和 CD44 的靶向作用将所载蛋白药物选择性地递送至肿瘤细胞内，实现对癌细胞的有效杀伤。有报道将 GrB 包载于还原响应 HA 纳米凝胶内，以实现对 A549 原位肺癌的蛋白高效治疗（图 1.3）[26]。活体抗肿瘤结果表明载 GrB 纳米凝胶可显著抑制 A549 原位肺癌的生长。荷瘤小鼠接受剂量仅为 5.7nmolGrBequiv./kg 的载 GrB 纳

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本文编号：2724111