靶向羟乙基淀粉键合药在前列腺癌治疗中的应用

发布时间：2020-11-12 04:45

　　 背景:全球范围内,前列腺癌在恶性肿瘤发病率中排在第4位,是男性中第2常见的恶性肿瘤。在欧美等西方国家,前列腺癌是男性中最常见的恶性肿瘤。据美国癌症协会估计,美国2017年前列腺癌占男性新发恶性肿瘤的19%,而癌症相关死亡人数占男性癌症死亡人数的8%。同时,我国前列腺癌在过去的10多年里发病率呈现明显的上升趋势。由于一方面随着前列腺癌的进展,可以转移到肝、肺、骨及淋巴结等,另一方面,部分前列腺癌患者就诊时就已经是前列腺癌晚期,因此这些患者的首选治疗就是去势治疗。但是一般经过24个月左右的去势治疗后,往往会进展为转移性去势抵抗性前列腺癌(mCRPC),其生存期一般少于19个月,同时出现的骨转移严重影响生活质量。目前化疗可以改善mCRPC患者的生活质量及延长生存期,但是由于目前临床上应用的小分子抗肿瘤药存在诸多问题,如体内有效血药浓度时间短、代谢快,药物靶向性差、利用率低、毒副作用大,易产生耐药性、需增加药物剂量等,这些问题严重限制了临床化疗的应用。近些年来,多种高分子纳米载体,如胶束、囊泡和键合药等的出现有望在提升药物抑制肿瘤增生能力的同时减低组织毒副作用并且逆转耐药性。其中,高分子键合药具备良好的生物相容性、可控的降解与释放、结构表面易修饰以及在水中可发生自组装形成亲水在外、疏水在内的“核-壳”结构等特点。其凭借上述特点在“逃逸”网状内皮系统的摄取与肾小球滤过排出的同时,借助于实体肿瘤组织的增强渗透与滞留(EPR)效应实现针对肿瘤组织的被动靶向,从而降低化疗药对正常器官组织的毒副作用并提高疗效,目前被视为化疗药物的理想载体之一。本实验通过醛基化的羟乙基淀粉(HES-CHO)和阿霉素(DOX)及黄体生成素释放激素(LHRH)类似物多肽发生反应,成功合成键合药,并从材料制备与表征、体外细胞及体内动物实验等多方面证实其在前列腺癌化疗方面的优势。材料和方法:⑴pH敏感的非靶向羟乙基淀粉-阿霉素(HES-DOX)及靶向羟乙基淀粉-阿霉素/LHRH(HES-DOX/LHRH)键合药的合成是通过HES-CHO的醛基和阿霉素及LHRH类似物多肽的氨基发生肟点击反应制得。然后应用紫外可见光光谱仪(UV-1800)测量及计算药物键合量(DBC)和药物键合率(DBE)。之后通过核磁共振氢谱(~1H NMR)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、胶束浓度测定(CMC)、动态激光光散射(DLS)、透射式电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及体外药物释放实验等一系列检测对上述键合药及其在水中自组装所形成的胶束进行表征,同时了解药物的体外释放行为。⑵通过聚焦激光扫描显微镜(CLSM)、流式细胞仪(FCM)及MTT比色法等检测评价鼠前列腺癌(RM-1)细胞对键合药胶束的摄取及其在细胞内阿霉素的释放行为,同时明确其细胞毒性。⑶通过高效液相色谱(HPLC)方法检测药物在经尾静脉注射入Wistar大鼠后的药物代谢动力学。选取体重在18.0~20.0g的6周龄雄性C57BL/6小鼠于右前肢腋窝处,皮下注射RM-1细胞,建立肿瘤动物模型。应用活体成像系统观察动物模型在注射药物后,解剖所得的主要脏器及肿瘤组织的阿霉素分布情况。同时,应用药物治疗,每4天一次,共3次。PBS作为阴性对照。在整个治疗周期内实时测量肿瘤体积和小鼠的体重。治疗结束后,解剖主要脏器、淋巴结、胸骨及肿瘤组织,进一步行组织病理学及免疫组织化学分析,了解肿瘤及转移灶的坏死及凋亡情况,以及药物对组织器官的损伤情况。结果:⑴非靶向HES-DOX及靶向HES-DOX/LHRH键合药通过HES-CHO的醛基和阿霉素及LHRH类似物多肽的氨基发生肟点击反应很方便制得,并充分验证了其化学结构。HES-DOX的DBC和DBE分别为6.03和79.7wt.%,而HES-DOX/LHRH的DBC和DBE分别为4.92和81.5wt.%。HES-DOX及HES-DOX/LHRH键合药可以在水溶液中通过自主装形成胶束,其临界胶束浓度分别为8.5和11.0μg/mL,并且在生理条件下可以稳定存在。通过TEM及DLS检测,形成的胶束是半径为~55nm的球形结构。体外阿霉素释放实验等表明键合药具备良好的缓释,并且随着pH的降低释放逐渐加快。⑵CLSM及FCM结果表明键合药胶束可以很好的被肿瘤细胞摄取及在细胞内持续释放阿霉素,并且随着时间的延长,释放的量逐渐增加。同时,在培养24小时后,靶向的HES-DOX/LHRH胶束在细胞内释放的阿霉素明显超过了游离DOX·HCl。细胞毒性分析表明,药物的细胞抑制作用是呈时间和浓度依赖性的,随着延长时间和加大剂量,键合药胶束的抑制作用逐渐接近游离DOX·HCl。⑶药物代谢动力学检测表明键合药胶束组明显延长了阿霉素的血液循环时间,延缓了血浆对阿霉素的清除。体内组织分布表明了键合药胶束更多的蓄积于肿瘤部位,明显增加了药物的靶向性。肿瘤体积、组织病理学及免疫组织化学分析显示键合药胶束,尤其是HES-DOX/LHRH胶束,具有更强的抑制肿瘤生长及抗转移能力。在体内安全性评估方面,通过对小鼠体重变化、器官指数及重要脏器组织病理分析的观察,发现键合药胶束明显减低了阿霉素的器官组织毒副作用。结论:本研究中,所合成的两种键合药均能够达到对阿霉素的高键合率,其自组装的胶束半径非常适合其通过EPR效应蓄积于肿瘤部位。键合药在全面增强小分子化疗药的抗肿瘤及抗转移疗效的同时,极大的改善了药物的体内安全性,尤其以靶向的HES-DOX/LHRH键合药优势最突出。总之,该靶向键合药的合成有望极大的提高临床转移性前列腺癌的治疗水平。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R737.25
【部分图文】：

涂蔷厶鞘怯?D-葡糖胺和 N-乙酰基-D-葡糖胺通过 β-1,4 糖苷键随机链接在线型聚合物上所构成[76]（如图1.1 所示）。两种聚合物的差异体现在脱乙酰化的程度和分子量上，甲壳素的脱乙酰化程度约为 10%，分子量为 1～2.5×106Da；壳聚糖的脱乙酰化程度超过 50%，分子量为 5×104～2×106Da。甲壳素脱乙酰化后明显改善了其溶解度，脱乙酰甲壳素能在 1%盐酸或 1%乙酸中溶解 1%则称为壳聚糖。脱乙酰程度和分子量明显影响着壳聚糖的性能，同时壳聚糖的溶解度随着脱乙酰程度的增高和分子量的减少而增大[77]。壳聚糖具有良好的生物相容性和生物降解性，降解主要通过溶菌酶和细菌酶的酶促反应降解[78]。壳聚糖本身是阳离子多糖，具有止血的功能[79]

明质酸具有高度的亲水性，可以控制和调解组织间于来源的不同，透明质酸的分子量也不同，范围从 1本结构，因此被认为是具有极好生物相容性的天然的不同作用取决于其分子量，如存在于疏松结缔组是维持细胞的完整性和细胞外基质的水含量；而低则用于引导受体介导的细胞内信号传导[85]。的透明质酸介导的细胞受体包括 CD44 受体（一种细体（RHAMM）[87]、HA 内吞受体（HARE）[88]和淋[89]。其中，CD44 主要参与细胞增殖、细胞迁移及血管信号转导；LYVE-1 主要参与透明质酸的降解以维经淋巴系统吸收和降解，降解后的碎片进入血液系化碳和尿素排除体外（如图 1.3 所示）。由于透明性，其在生物医学方面，尤其是在药物运输载体中

图 1.3 透明质酸在体内的代谢途径[83]。Fig. 1.3 Metabolic pathways of hyaluronic acid in the body.肝素（Heparin）是具有最高负电荷密度的硫酸化糖胺聚糖，其在所有糖胺聚糖中化学结构最复杂，其化学结构中最常见的双糖是 2-O-硫酸化杜糖醛酸和 6-O-硫酸化 N-硫酸化葡萄糖胺[90, 91]（如图 1.4 所示）。肝素是一种抗凝剂，具有抗凝血的特性，主要通过与抗凝血酶Ⅲ结合起作用，并且高剂量的肝素可以阻止凝血酶的形成，但是会增加患者出血和其他副反应的风险[92,93]。由于本身具有高密度的负电荷，肝素可以通过静电作用结合带正电荷的蛋白、多肽以及作为载体运输生长因子、药物等。
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本文编号：2880263