双层仿生纳米载体协同多种治疗方式靶向治疗前列腺癌

发布时间：2020-05-17 09:04

【摘要】：目的当前列腺癌进展为激素抵抗性前列腺癌阶段,化疗成为主要的治疗手段。但化疗药物由于缺乏靶向性,往往造成严重的副作用,极大的限制了其应用。近年来随着纳米技术的快速发展,纳米载药体系在增强肿瘤的化疗效果方面得到了广泛的研究。然而,由于肿瘤的异质性,单一的化疗方式很难完全消除肿瘤。解决办法之一是结合几种不同作用机制的治疗方式。光动力治疗(photodynamic therapy,PDT)作为一种重要的临床批准的非侵入性治疗方式,在肿瘤治疗中得到了广泛的研究。此外,为了进一步提高纳米载药体系在体内的循环时间,近年来有很多研究团队提出应用生物膜系统构建仿生载药体系,并取得了良好的效果。基于上述研究背景,本课题设计并制备了具有靶向前列腺癌细胞功能的双层仿生纳米载药体系,通过协同光动力治疗和化疗实现了对前列腺癌的有效治疗,为临床治疗前列腺癌提供了理论和研究基础。方法本课题分为两个实验部分:(1)我们设计并制备了红细胞膜(RV)包被的、负载化疗药物10-羟基喜树碱(HCPT)的聚谷氨酸-苯丙氨酸-胱氨酸纳米凝胶(nanogel,NG)作为内核的双层仿生纳米载药体系,再将具有靶向前列腺癌细胞作用的促黄体生成激素释放激素(Luteinizing hormone-releasing hormone,LHRH)修饰到红细胞膜表面,该载药体系(LHRH-RV-NG/HCPT)在延长纳米载体血液循环时间的同时实现了化疗药物的靶向传输及在肿瘤细胞内还原环境下的响应性释放,从而实现有效抑制前列腺癌进展的目的。通过体外表征(粒径大小、稳定性、药物释放情况)、体外细胞实验(细胞内吞、细胞生长抑制)及体内动物实验(药代动力学实验、药物组织分布、体内抑瘤实验)评价该载药体系的前列腺癌治疗效果。(2)我们在上一个实验的基础之上,将光敏剂二氢卟吩E6(Ce6)负载到红细胞膜的磷脂双分子层内部,构建了多功能纳米载药体系(LHRH-RV/Ce6-NG/HCPT)来实现光动力治疗和化疗对前列腺癌的协同治疗。通过体外表征(粒径大小、稳定性、药物释放情况)、体外细胞实验(细胞内吞、活性氧产生检测、细胞生长抑制)及体内动物实验(药代动力学实验、药物组织分布、体内抑瘤实验)评价该载药体系的前列腺癌治疗效果。结果第一部分实验结果表明,我们构建的双层仿生纳米载体LHRH-RV-NG/HCPT具有典型的双层结构,大小在100nm左右,外层的红细胞膜保留了自身的蛋白成分,有效的减少了巨噬细胞对纳米载体的清除。另外,聚氨基酸纳米凝胶能够对肿瘤还原微环境作出响应,进而提高负载药物的释放速率。细胞摄取实验结果表明,LHRH的修饰有效的提高了肿瘤细胞对纳米载体的内吞,从而表现出良好的体外肿瘤细胞生长抑制效果。体内动物实验结果表明,红细胞膜包被技术明显的延长了LHRH-RV-NG/HCPT的体内循环时间,并且有效的提高了HCPT在肿瘤组织的蓄积。体内抑瘤实验表明,LHRH-RV-NG/HCPT相较于RV-NG/HCPT、NG/HCPT和游离HCPT表现出更强的抑制肿瘤生长及抗转移效果,组织学及免疫组化结果证明LHRH-RV-NG/HCPT能更有效的诱导肿瘤细胞的凋亡。此外,双层纳米载体并没有引起明显的组织器官毒性,表现出良好的体内安全性。第二部分实验结果表明,LHRH-RV/Ce6-NG/HCPT除了具备LHRH-RV-NG/HCPT的优势以外,能在670nm近红外光照作用下,有效的产生ROS,通过影响细胞膜磷脂双分子层的流动性和通透性,一方面破坏外包的红细胞膜,进一步加快纳米凝胶中HCPT的释放;另一方面进一步增加了肿瘤细胞对LHRH-RV/Ce6-NG/HCPT的摄取。体外细胞实验表明,光动力治疗和化疗的协同相较于单一治疗方式表现出更强的肿瘤生长抑制效果。体内抑瘤实验也进一步证明光动力治疗和化疗的协同治疗更加有效的抑制了前列腺癌的生长和转移。结论本研究成功设计并制备了具有靶向作用的双层仿生纳米载药体系,该载药体系能够通过被动靶向和主动靶向双靶向作用于前列腺癌细胞,并且显著的提高了血液循环时间,提高了药物在肿瘤组织的浓度,进而表现出优良的抗肿瘤效果。此外,我们进一步在该载药体系的基础之上,将光动力治疗引入其中,探究了光动力治疗和化疗的协同在前列腺癌治疗中的优势。研究结果证明光动力治疗和化疗的协同相较于单一治疗方式表现出更优良的前列腺癌治疗效果,能更加有效的抑制前列腺癌的生长和转移。本研究为前列腺癌尤其是转移性前列腺癌的治疗提供了新的研究方向。
【图文】：

发病率,前列腺癌

亡人数 26600 人[2]。依据 2017 年 2 月国家癌症中心发布的最新癌症数城市化发展程度逐渐上升，大城市前列腺癌发病率 17.26/10 万（居大病率第五位），中等城市 8.51/10 万，小城市<5/10 万，大城市发病率 4 倍。目前，我国城市地区的前列腺癌患病年龄高峰自 60 岁开始，相前列腺癌发病高峰要延后 10 岁。但可以预测，随着时代的发展，我的绝对发病数将显著增长。早期前列腺癌症状不明显，大部分患者多现。当前列腺癌患者出现排尿困难（如尿频、排尿中断、不能排尿）、状时，病情多已进展至晚期，出现了骨骼和其他部位转移，，这时候则放疗根治[34]。目前，转移性前列腺癌仍是不可治愈的肿瘤。我国多中，在我国初诊前列腺癌患者仅有约 1/3 为局限性病变，大部分前列腺即处于晚期阶段，丧失了根治的机会。因此，对高危人群进行筛查、是提高我国前列腺癌患者总体生存率最有效的手段。

无机纳米粒子,临床治疗,癌症,脂质体

预期寿命的最重要障碍[33, 35, 36]。造成癌症死亡率逐年增加效的手段将抗癌药物传递到肿瘤部位。系统性应用抗癌药的作用，往往造成严重的毒副作用[37, 38]。因此，靶向递送制的有效手段。纳米技术的快速发展为提高药物在肿瘤部效果及减少药物的毒副作用方面提供了有效的手段[39, 40]。具有许多独特的性质，例如纳米级尺寸、高表面-体积比以且纳米载体能够调节药物的药代动力学和药效学，从而增物装载到纳米载体中能够提高其在体内的稳定性、延长体控释放[42]。因此，纳米药物制剂能够改变药物在体内的生部位。各种基于有机、无机、脂质、蛋白质或聚糖的化合开发新的癌症治疗药物（图 1-2）。而这些载体有令人信服法。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R737.25

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