壳聚糖嫁接物药物递释系统增强瘤内渗透的肿瘤治疗及机制研究

发布时间：2020-04-01 14:09

【摘要】：促结缔组织增生型肿瘤,恶性程度高,愈后易复发。该类肿瘤化疗的主要挑战为肿瘤相关成纤维细胞屏障,阻止药物到达肿瘤细胞的分子作用位点。药物递释系统可具备肿瘤靶向递送功能,克服药物分布屏障,实现肿瘤靶点精准递送的目标。可降解海洋生物材料在药物递释系统(Drug delivery system,DDS)研究中占有重要地位。传统的海洋生物材料功能相对单一,为满足DDS的载药、靶向等功能,需要进行载体结构修饰,实现靶向递送药物的治疗目标。壳聚糖来源于藻类细胞,虾、蟹外壳等,具有较好的生物可降解性和生物相容性。本研究通过壳聚糖嫁接硬脂酸,制备得到壳聚糖-硬脂酸嫁接物(Chitosan oligosaccharide-g-stearic acid,CSOSA),可包封难溶性药物。选择血管紧张素II受体I(Angiotensin II type I receptor,ATiR)配体替米沙坦(Telmisartan,Tel),以阿霉素(Doxorubicin,DOX)为模型药物,构建Tel修饰的CSOSA药物递释系统(Tel-CSOSA/DOX),对高表达ATiR的肿瘤相关成纤维细胞和MCF-7乳腺癌细胞实现双靶向作用。以荷MCF-7乳腺癌裸鼠为动物模型,分别静脉注射Tel-CSOSA/DOX和CSOSA/DOX,肿瘤组织的药物分布面积分别为35.8%和0.6%。受致密的肿瘤基质结构影响,两种药物递释系统首次给药跨过肿瘤血管后,渗透能力均较差,药物分布呈异质性。静脉注射多次给药,Tel-CSOSA/DOX组,肿瘤组织的药物分布面积提高至61.8%。Tel修饰靶向肿瘤相关成纤维细胞,Tel-CSOSA/DOX通过释放DOX,促进肿瘤相关成纤维细胞凋亡,明显减少透明质酸和胶原纤维等肿瘤基质分泌,瘤内药物分布的深度和均一性得到显著改善。CSOSA/DOX对照组,肿瘤组织病理结构及瘤内药物分布,给药前后无显著差异。Tel-CSOSA/DOX、CSOSA/DOX和DOX组的肿瘤组织Ki67阳性百分率,分别为阴性对照组的10.5%、57.6%和61.6%,显示Tel修饰,可显著增强药物递释系统的体内抗肿瘤作用。利用替米沙坦下调平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)和结缔组织生长因子(Connective tissue growth factor,CTGF)的表达,逆转肿瘤相关成纤维细胞表型的特有药理作用,设计新的消除肿瘤相关成纤维细胞屏障的药物递释系统。本研究选择CSOSA为载体,分别包封替米沙坦(Telmisartan,Tel)和抗肿瘤药物阿霉素(Doxorubicin,DOX),制备得到载药纳米粒CSOSA/Tel和CSOSA/DOX。序贯递送至肿瘤相关成纤维细胞及肿瘤细胞,提高肿瘤治疗疗效。以MCF-7乳腺癌肿瘤裸鼠为动物模型,瘤内药物渗透研究结果显示,与阴性对照组相比,静脉注射CSOSA/Tel后,瘤内药物含量增加了 1.93倍,肿瘤组织的药物分布面积提高了 11.9倍,显示CSOSA/Tel可显著改善药物的瘤内分布深度和均一性。CSOSA/Tel和游离Tel对照组,肿瘤组织α-SMA含量分别降低了56.1%和22.1%,肿瘤基质成分如胶原纤维含量显著下调,透明质酸结构被破坏,导致实体瘤压力分别降低56.5%和21.2%。转化生长因子-β(Transforming growth factorβ,TGF-β)含量分别降低85.2%和20.1%,显示CSOSA/Tel组,肿瘤组织药物渗透的屏障,随肿瘤相关成纤维细胞表型的逆转被显著消除,促肿瘤细胞增殖的活性细胞因子也随之被抑制。细胞毒性结果显示,CSOSA/Tel和CSOSA/DOX摩尔比分别为4:1,2:1和1:1时,均具有协同抑制MCF-7乳腺癌肿瘤细胞增殖作用。Annexin V/PI研究结果显示,CSOSA/Tel、CSOSA/DOX以及CSOSA/Tel与CSOSA/DOX联合制剂(Tel:DOX=2:1,mol/mol),分别与MCF-7共孵育,肿瘤细胞凋亡率分别为28.5%,50.8%和81.3%,显示CSOSA/Tel与CSOSA/DOX联合制剂具有更好的肿瘤细胞毒性。选择DOX总剂量为3 mg/kg,连续3次给药,荷MCF-7乳腺癌肿瘤动物模型的DOX、CSOSA/DOX抑瘤率分别为28.9%和34.8%。CSOSA/Tel静脉注射3次,消除肿瘤相关成纤维细胞屏障后,继续给予CSOSA/DOX序贯治疗,抑瘤率为69.5%。静脉注射CSOSA/Tel,采用Tel:DOX摩尔比2:1剂量,连续静脉注射CSOSA/Tel与CSOSA/DOX制剂序贯治疗,抑瘤率增加至78.5%,揭示本研究基于消除肿瘤相关成纤维细胞屏障,联合序贯治疗设计,对促结缔组织增生型肿瘤治疗,具有重要参考价值。
【图文】：

逦第二章替米沙坦修饰的药物递释系统主动靶向及细胞毒性评价逡逑入功能性基团，实现糖脂药物递释系统的有效药物包封、主动靶向等功能。两步法逡逑合成替米沙坦修饰的糖脂嫁接物，合成路线见图１．１。碳二亚胺作为壳聚糖氨基和逡逑硬脂酸羧基发生缩合反应的偶合剂，，在亲水的多糖分子主链上引入疏水的脂肪链，逡逑合成得到壳聚糖－硬脂酸嫁接物（ＣＳＯＳＡ）。利用替米沙坦的活性羧基，以ＮＨＳ和逡逑ＥＤＣ为偶合剂，与ＣＳＯＳＡ糖链活性氨基通过酰胺反应，制备得到Ｔｅｌ修饰的糖脂逡逑嫁接物（Ｔｅｌ－ＣＳＯＳＡ）。逡逑／０Ｈ逦１逦＾逦Ｈ0ＣＨ＇0Ｈ逡逑Ｌ逦ＮＨ：」ｎ逦Ｈｊ逦肉逡逑ＣＳＯ逦ｇ邋ｎ邋Ｓｔｅａｒｉｃ邋Ａｃｉｄ逡逑Ｔｅｌｍｉｓａｒｔａｎ逦ＣＳＯＳＡ逡逑ｄ＊逡逑0Ｈ0＾＾逡逑ＨＮ－＜逡逑Ｔｅｌ－ＣＳＯＳＡ逡逑图１．１替米沙

逦第二章替米沙坦修饰的药物递释系统主动靶向及细胞毒性评价逡逑入功能性基团，实现糖脂药物递释系统的有效药物包封、主动靶向等功能。两步法逡逑合成替米沙坦修饰的糖脂嫁接物，合成路线见图１．１。碳二亚胺作为壳聚糖氨基和逡逑硬脂酸羧基发生缩合反应的偶合剂，在亲水的多糖分子主链上引入疏水的脂肪链，逡逑合成得到壳聚糖－硬脂酸嫁接物（ＣＳＯＳＡ）。利用替米沙坦的活性羧基，以ＮＨＳ和逡逑ＥＤＣ为偶合剂，与ＣＳＯＳＡ糖链活性氨基通过酰胺反应，制备得到Ｔｅｌ修饰的糖脂逡逑嫁接物（Ｔｅｌ－ＣＳＯＳＡ）。逡逑／０Ｈ逦１逦＾逦Ｈ0ＣＨ＇0Ｈ逡逑Ｌ逦ＮＨ：」ｎ逦Ｈｊ逦肉逡逑ＣＳＯ逦ｇ邋ｎ邋Ｓｔｅａｒｉｃ邋Ａｃｉｄ逡逑Ｔｅｌｍｉｓａｒｔａｎ逦ＣＳＯＳＡ逡逑ｄ＊逡逑0Ｈ0＾＾逡逑ＨＮ－＜逡逑Ｔｅｌ－ＣＳＯＳＡ逡逑图１．１替米沙
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R943

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本文编号：2610559