GSH响应型超支化聚酰胺—胺药物/基因载体的构建及其在肿瘤治疗中的研究

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早期的化疗/基因药物载体在稳定性、载药效率、组织靶向性及控制释放等方面存在不少缺陷。近年来,肿瘤微环境响应型载体的出现为解决以上问题提供了新的途径,其在增强肿瘤渗透性、主动靶向及控制释放等方面有了长足的进步。因此合理设计具有可控特性的纳米颗粒以克服运输过程中的复杂障碍从而增强药物疗效,具有重要意义。研究表明,谷胱甘肽(GSH)在肿瘤细胞内的表达量(≈2-10 m M)与正常细胞(≈2-10×10-3 m M)相比呈现指数级的差别。基于此,我们设计了一种GSH响应型超支化聚酰胺-胺(HPAA),该聚合物骨架中含有双硫键结构,能在肿瘤细胞的高GSH浓度条件下被还原成巯基而发生降解,从而实现药物或基因在肿瘤中的快速释放;同时可以消耗肿瘤细胞内GSH,增强肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。在第一章中我们以HPAA为基本骨架接枝了两亲性的单甲醚聚乙二醇-聚乙丙交酯(m PEG-PLGA),所得共聚物可负载疏水药物紫杉醇(PTX),并对三阴性乳腺癌细胞有显著的化疗增敏效果。此外,由于HPAA表面富含氨基基团,可用于基因的高效负载,同时可以通过简单的化学反应在氨基上实现功能化修饰。故第二章中我们在HPAA上修饰上狂犬病毒蛋白肽(RVG),进一步负载小分子干扰核糖核酸(si RNA)构建HPAA-RVG/si RNA基因递送载体,所得复合物有望为神经母细胞瘤的基因治疗提供新的手段。具体的研究主要分为以下两个部分:1.具有化疗自增敏作用的超支化聚酰胺-胺载体递送紫杉醇治疗三阴性乳腺癌的研究三阴性乳腺癌因缺乏有效靶点,目前临床上只能通过传统化疗手段进行治疗。然而由于化疗药物往往存在水溶性差、缺乏选择性、生物利用度低等问题,容易引起严重的毒副作用。为增强对三阴性乳腺癌细胞(MDA-MB-231)的化疗效果及降低传统化疗药物带来的毒副作用,我们通过酰胺反应将m PEG-PLGA接枝到HPAA上,进一步负载PTX,得到m PEG-PLGA-HPAA/PTX纳米复合胶束用于三阴性乳腺癌细胞的治疗。由于载体自身含有大量的二硫键,纳米复合胶束能够在肿瘤微环境中的高GSH浓度下实现降解,在快速释放PTX的同时可大量消耗肿瘤生长所需的GSH,从而抑制肿瘤细胞增殖并增强肿瘤细胞对PTX的敏感性。通过核磁(NMR)和透射电镜(TEM)等手段对载体m PEG-PLGA-HPAA的化学结构和形貌进行表征;通过粒度仪(DLS)、凝胶渗透色谱(GPC)及高效液相色谱(HPLC)表征其体外GSH响应特性;通过体外细胞毒性和凋亡实验对该载药胶束的肿瘤细胞抑制效果进行表征。实验结果表明,m PEG-PLGA-HPAA/PTX纳米复合胶束具有GSH响应特性,并表现出GSH刺激的PTX快速释放的特性;相比于PTX,载药胶束能显著抑制肿瘤细胞增殖且诱导细胞凋亡,进一步增强了PTX的化疗效果,从而证明载体材料自身的化疗自增敏效果。通过体外细胞实验、小鼠体内血液学参数及组织切片等评估载体材料的生物相容性,证实该载体材料具有良好的生物安全性。该自增敏型化疗药物载体有望为肿瘤的化学治疗提供新的途径。2.接枝狂犬病毒蛋白肽的超支化聚酰胺-胺基因载体用于神经母瘤细胞的靶向治疗研究神经母细胞瘤是常见的颅外神经肿瘤,多发于14岁以下儿童。由于儿童对于放化疗的耐受性较差,新兴的基因治疗成为一种较为温和且有效的手段。然而基因治疗往往存在高转染效率与低毒性相互制约的问题,为提高基因疗法的安全性和有效性,我们以GSH响应特性的阳离子聚合物HPAA为骨架,利用马来酰亚胺-聚乙二醇-琥珀酰酯(MAL-PEG-NHS)作为桥联,将狂犬病毒蛋白肽(RVG)修饰在HPAA上,进一步负载si RNA,得到HPAA-RVG/si RNA复合物用于神经母瘤细胞的靶向治疗研究。通过核磁、高效液相色谱等对HPAA-RVG的化学结构和物理性质进行表征;通过粒度仪、琼脂糖凝胶电泳和透射电镜对HPAA-RVG负载si RNA的能力进行表征;并通过对三种不同细胞的内吞和细胞内共定位实验验证RVG的靶向效果。实验结果表明,HPAA-RVG能有效负载si RNA,且在神经母瘤细胞(SK-N-SH)中表现出最高的内吞效率,说明HPAA-RVG/si RNA具有特异性靶向的效果;HPAA-RVG/si RNA的细胞转染实验证实,相比于PEI-25k,HPAA-RVG在有血清的条件下能显著提高对SK-N-SH细胞的基因转染效率;小动物活体成像实验证实HPAA-RVG/si RNA具备穿越血脑屏障的能力;通过细胞毒性、血液相容性等实验评估载体材料的生物相容性,证实其具有低细胞毒性和良好的血液相容性。HPAA-RVG/si RNA具有良好的靶向能力和穿透血脑屏障能力,有望为神经母细胞瘤的精准基因治疗提供新的途径。
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