三氧化二砷纳米前药用于VX2肝癌模型介入治疗的预临床研究

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背景:三氧化二砷(Arsenic trioxide,ATO)治疗急性早幼粒细胞白血病(APL)效果显著,但是无论是单药或与其他化疗药物联合又或者是作为介入治疗术中药物和放射治疗的增敏剂运用于实体瘤的治疗,都无法达到期望的疗效。其主要原因是由于严重的毒副作用(心脏毒性、急性肾衰竭以及消化道毒性等)以及其不合适的药代动力学(快速肾清除率和过低的药物递送效率)。纳米医学发展至今旨在改善药物的吸收、分布、代谢以及排泄。从而减少药物所带来的不良反应。然而,尽管三氧化二砷纳米颗粒提高了药物递送效率,使其更有机会进入肿瘤内。但是其在临床实体瘤治疗依然处于边缘化的位置并且需要更多深入的研究。目前对于动脉化疗栓塞术(transcatheter arterial chemoembolization,TACE)中的化疗药物是否有用依然存在争议。我们开发出了一种新型的抗癌药物——三氧化二砷纳米前药(ATONP),不过它造成的系统毒性依然是一个亟待解决的问题。方法:我们合成并表征了 ATONP,并进行了一系列体内外毒性实验确定了其作为VX2肝癌模型兔TACE术中药物的给药剂量。我们通过给药后不同时间点采血检测血药浓度分析了 ATONP经TACE给药后药物的代谢动力学。术后不同时间点通过收集肿瘤和正常肝脏组织以及排泄物样本,探究了药物在动物体内的蓄积、分布情况和药物的排泄途径。最后我们通过病理、免疫组织化学方法以及生化检测手段评价了 ATONP作为TACE术中用药的药效及毒性。结果:在预临床TACE的研究中,我们发现,ATONP与碘油混合所形成的乳剂和药物稀释小球(DEB)的原理相似。在闭塞的肿瘤内,ATONP的缓释模式显著降低了血浆中砷的浓度(峰值分别为3.89±0.38μg/L与24.71±2.96 ug/L),从而避免了像ATO那样的“爆发性释放”。伴随着肿瘤内砷的持续释放以及瘤内无机磷的不断消耗,我们发现经TACE方式给药的ATONP组中瘤内砷浓度要远高于同样给药模式下ATO(15.32±1.41 μg/g 比4.90±0.93 μg/g,P<0.01)。同样,对于静脉注射ATONP组而言,其瘤内的砷含量也远不及经动脉给药的纳米粒子组(15.32±1.41 μg/g比0.89±0.53 μg/g,P<0.01)。纳米粒子组肿瘤的坏死率和凋亡率(凋亡等级)显著高于ATO组(66.5±7.1)%比(44.3±3.7)%,P<0.05以及2.62±0.16比2.25±0.14,P<0.01),并无明显肝肾毒性。结论:简而言之,该纳米前药通过无机磷触发药物释放从而提高了 TACE的疗效并减缓了砷所造成的毒性。
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