基于二氧化硅纳米材料的siRNA递送系统的构建及其在肿瘤治疗中的应用研究

发布时间：2018-10-05 17:11

【摘要】：介孔二氧化硅纳米颗粒(Mesoporous Silica Nanoparticles,MSNs)由于具备较大的比表面积、可调的介孔孔径、易被修饰的表面特性和良好的生物相容性,在药物、核酸和蛋白质等小分子的转运中已经有了比较系统的研究。但是,基于磁性介孔二氧化硅纳米材料(M-MSNs)的siRNA载体对体内肿瘤治疗的应用还有待进一步研究和探讨。本工作在本课题组前期研究基础上首次将M-MSN_siRNA@PEIKALA颗粒体系通过瘤内注射方式应用到体内肿瘤的治疗,实现肿瘤的有效抑制。随后,在M-MSN_siRNA@PEI-KALA的基础上,通过进一步PEG化修饰,获得可以进行循环注射治疗的M-MSN_siRNA@PEI-PEG-KALA颗粒体系,实现对多种体内肿瘤模型的有效干预。最后,开发一种全新的、快速合成的siRNA和doxorubicin共载带体系,初步实现了该共载带体系对耐药性肿瘤细胞的协同抑制作用。首先,我们设计和筛选了针对人VEGF(Vascular Endothelial Growth Factor)基因的有效si RNA序列。通过转染M-MSN_VEGF si RNA@PEI-KALA颗粒进入A549细胞(人肺腺癌细胞株),可以有效抑制细胞内VEGF基因的表达;构建A549肺癌皮下瘤模型,通过瘤内注射M-MSN_VEGF siRNA@PEI-KALA颗粒可以显著下调瘤内VEGF蛋白的含量,减少新生血管形成,抑制肿瘤生长。但是,M-MSN_siRNA@PEI-KALA颗粒体系在生理条件下会发生团聚,不能实现更接近于临床应用的循环治疗方案。鉴于M-MSN_siRNA@PEI-KALA颗粒体系在生理条件下的应用局限性,我们引入具备空间位阻效应和良好生物相容性的聚乙二醇(PEG)高分子,最终形成M-MSN_siRNA@PEI-PEG-KALA颗粒体系。该颗粒体系能在生理环境中维持单分散,对肿瘤细胞、正常体细胞和红细胞都具备良好的生物相容性,并且通过转染该颗粒可以高效的抑制肿瘤细胞内靶基因的表达。后续的药代动力学和生物分布研究发现,该颗粒体系可以有效提高siRNA的血液循环时间,并通过EPR(Enhanced Permeability Retention)效应促进颗粒在肿瘤内的富集。随后构建裸鼠的A549肺癌皮下瘤模型以及原位瘤模型,经尾静脉注射M-MSN_VEGF siRNA@PEI-PEG-KALA颗粒可以显著抑制皮下瘤和原位瘤的生长,同时也能高效抑制由原位瘤模型定向转移形成的肝转移灶。在此过程中,5次重复注射该颗粒不会对血常规、基本血液生化指标产生显著影响,也不会破坏重要脏器的基本组织形态,具备较高的生物安全性。另外,颗粒体系内含有的超顺磁性Fe3O4核可以作为良好的T2造影剂,可以对A549肺癌皮下瘤、原位瘤及肝转移灶进行示踪,通过MRI信号的明暗变化调整颗粒的注射剂量和治疗窗口。因此,该颗粒有望成为一种新型的诊疗一体化纳米载体。众所周知,联合治疗是更有效的癌症治疗手段。因此,我们开发了一种全新的、快速合成的,基于二氧化硅材料的siRNA和Doxorubicin共载带体系,构建原理是Doxorubicin可以插入到siRNA的GC碱基对中形成siRNADoxorubicin复合物,然后以该复合物为模板,引入辅助结构导向剂(CSDA)和无机硅源,最终形成siRNADoxorubicin@SiO_2颗粒体系。后续实验证明,该颗粒体系能高效装载siRNA和Doxorubicin,且两者的生物学功能不会因为Doxorubicin插入到siRNA形成si RNADoxorubicin复合物而受到影响。转染MDR-1 siRNADoxorubicin@SiO_2进入MCF-7/MDR细胞(人Doxorubicin耐药乳腺癌细胞株),可以提高该细胞对Doxorubicin的敏感度,增强Doxorubicin对该细胞的杀伤效果。
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【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R730.5

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