ATP响应型抗癌药物与基因共递送体系的构建与评价

发布时间：2020-08-08 17:22

【摘要】：肿瘤发病率和死亡率的逐年升高,使其成为威胁人类健康的最严重恶性疾病,肿瘤的治疗已成为亟待解决的世界性难题。近年来,肿瘤化疗和基因治疗联合使用进行协同杀伤的方法,成为人们研究的焦点,有望成为未来肿瘤治疗中的重要技术手段。同时,为实现抗肿瘤药物或基因的高效递送及在肿瘤胞内的快速释放,智能化药物递送系统因其能对肿瘤特殊的生理微环境产生响应而促发药物与基因的释放,成为当前纳米药物设计与评价中的研究热点。基于上述考虑,本研究首先通过ATP响应型核酸适配体及其cDNA分子的杂交,形成一个新型DNA脚手架结构；通过连续GC序列的设计,实现抗肿瘤药物的装载；以阳离子聚合物PEI25K为载体,将载有阿霉素的核酸适配体与抑癌基因p53或Bcl-2siRNA进行组装,形成药物与基因共载的纳米复合物。ATP作为机体的直接供能物质,其在肿瘤细胞内的浓度为1-10mM,远高于其在胞外的浓度(5μM),因此,利用肿瘤胞内外不同的ATP水平可以设计ATP响应型药物递释系统。在本研究中,当药物与基因共递送纳米复合物进入胞内后,高浓度的ATP与其适配体结合,促发适配体与其cDNA分子的解离来实现药物与基因的释放。体外释放实验表明,在ATP浓度(4mM)相当于胞内水平时,阿霉素可以从DOX-Duplex中有效地释放出来,释放效率高达90%,胞内释放结果显示胞内存在很高的红色荧光信号,并随着作用时间的延长逐渐增强。最后,我们对药物与基因共递送纳米复合物转染前列腺癌PC-3细胞系的细胞学效应及分子机制进行了系统分析。结果表明,两种药物与基因纳米复合物(DOX-Duplex/PEI/p53和DOX-Duplex/PEI/Bcl-2siRNA)的转染均展现了对肿瘤细胞增殖的协同抑制效用。可见,这种药物与基因的联合给药形式能够通过外源基因p53的表达或对Bcl-2基因的高效沉默,增强肿瘤细胞的凋亡和周期阻滞效果,并通过增加肿瘤细胞的敏感性实现对肿瘤增殖的高效抑制。综上,该ATP响应型药物与基因共递送系统能够有效地对肿瘤微环境产生响应,实现药物与基因在肿瘤细胞中高效递送与快速释放,极大地提高了对恶性肿瘤的杀伤效果。以上研究,为构建针对肿瘤代谢环境响应的智能化药物与基因传递体系提供了新的思路。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R91;R96
【图文】：

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图1.1 EPR效应示意图(3)纳米药物载体在肿瘤组织的渗透载药纳米颗粒在肿瘤组织的渗透行为极大地影响其疗效，而纳米颗粒在肿瘤部位的渗透受纳米尺度、表面性质以及肿瘤自身微环境的影响。然而，肿瘤的复

肿瘤细胞,肿瘤组织,药物

图1.2 iRGD对肿瘤组织的深层渗透(4)肿瘤细胞对纳米药物载体的摄取纳米药物载体成功将药物分子递送至肿瘤细胞是肿瘤治疗的一个重要保障。常情况下，纳米载体是通过受体介导的内吞方式进入肿瘤细胞，纳米载体的表性质、电荷、形状、尺寸等能够直接影响纳米载体的内吞行为，如带正电荷的米载体更容易被肿瘤细胞所摄取。(5)胞内药物释放纳米载体将所负载的药物或基因在肿瘤细胞内的释放是纳米载体治疗最后关键环节。非智能化载体主要依靠药物本身的缓慢泄露来实现胞内释放，该方面临诸多弊端，如药物在肿瘤组织胞外释放以及胞内释放强度不足，对肿瘤细的选择性差及杀伤强度较小且容易造成肿瘤耐药性等。智能化纳米载体利用胞微环境与外界的细微差别对载体结构进行合理设计，实现药物在胞内释放的高度、高速度和专一性。常见的策略包括针对肿瘤组织的低pH来设计pH敏

酸性环境,pH敏感

与机体正常组织微环境pH值（7.4左右）相比，肿瘤组织代谢环境的pH值相对较低(=6.5)，如图1.3,而胂瘤细胞内具有更低的pH值，比如说溶酶体(5.0-6.0)。利用这种肿瘤组织和细胞内的酸性环境，各种各样pH敏感的纳米载体被广泛报道，这也是迄今为止报道最多的刺激响应型纳米载体形式。将治疗性药物和聚合物通过pH敏感化学键进行共价连接形成的纳米颗粒，在低的pH值条件下，pH敏感化学键会发生断裂而将治疗性药物释放出来，目前已研究并报道的pH敏感连接键主要包括原酸酷键、腙键、缩酸等。除此之外，还有研究小组设计出对pH敏感的解组装聚合物纳米载体。D.Shenoy等人构建合成了PEG修饰的P-氨基酷类聚合物用来负载抗癌药物紫杉醇（PTX)。在pH<6.5的酸性条件下

【共引文献】