可吸入式多孔PLGA微球介导中药单体与miRNA共递送治疗肺癌的研究

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肺癌,全称原发性支气管肺癌,是临床中最常见的一类恶性肿瘤,也是全球范围内致死率最高的癌症,对人类生命健康造成严重威胁。目前,临床中治疗肺癌的方法以化疗药物、手术切除、放射治疗、生物免疫疗法为主。随着临床医学的不断进步,这些传统的治疗方法虽都取得了一定完善与发展,但患者治愈率依旧较低,同时也表现出不良的预后。因此,探寻新的治疗策略成为肺癌防治的重中之重。中医药是我国传统医学领域的重要分支,已有几千年的应用历史,在长期的疾病治疗实践中,中药展现了独有的抗肿瘤特性,并被广泛接受作为一种主流的补充和替代疗法。此外,随着人们在基因层面对癌症发生机制的了解加深以及分子生物学等操作技术的日益成熟,以寡核苷酸类药物为主的基因治疗逐渐发展成为一种新兴的治疗手段而被广泛应用于癌症的临床治疗中。然而,用于治疗癌症的小分子药物或基因类“药物”的摄入方式主要有口服或注射两种。这些给药方法均会造成药物的系统性随机分布,不仅极大地降低了药物生物利用度,也会造成对正常组织和器官的毒副作用。实际上,肺部毛细血管丰富,肺泡总表面积大,上皮细胞与血管间物质转运距离小,这些特殊的生理特点决定了药物经肺部可实现快速、充分的吸收。因此,构建稳定、安全的药物递送载体,实现肺部原位给药有望成为一种更为直接、有效的肺癌治疗方式。而在诸多的载体材料中,聚乳酸—羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA)是美国食品药品监督管理局(FDA)批准的生物医用高分子材料,具有生物相容性高、生物可降解等性质。利用PLGA制备的多孔微球具有密度低、相互作用小、粒径可调等特点,这些特点赋予了多孔微球优越的空气动力学性质,使其更易达到肺部给药要求,因此是一种理想的吸入式药物运载系统。基于以上背景,我们制备了一种安全、高效的多孔PLGA微球递送体系,用于中药单体与基因“药物”担载,通过吸入式给药途径实现药物在肺部的原位递送,达到治疗肺癌的目的。具体研究内容与结果如下:(1)多孔PLGA微球介导青蒿琥酯递送治疗肺癌的研究青蒿琥酯是我国传统抗疟中药青蒿素的半人工合成衍生物,能对多种肿瘤细胞实现有效的杀伤。本部分研究中,我们以PLGA为载体材料,以青蒿琥酯为递送药物,通过复乳溶剂挥发法构建了多孔PLGA微球吸入式递送系统。利用扫描电镜(SEM)、核磁共振氢谱(~1H NMR)与傅里叶红外变换光谱(FT-IR)对多孔微球进行了表征,证实多孔微球呈现中空、表面多孔结构,具有合适的空气动力学粒径,并实现青蒿琥酯的成功装载;体外释放研究显示,多孔微球具有良好的降解能力,可缓慢释放青蒿琥酯达8天以上;以人肺癌细胞系A549为模型,系统研究了多孔微球释放液的抗肿瘤效果及相关作用机制。结果表明,青蒿琥酯多孔微球释放液能够激活caspase级联反应诱导细胞凋亡及G2期阻滞,实现对肿瘤细胞的增殖抑制。同时,划痕迁移实验与Transwell实验证明青蒿琥酯微球释放液有效抑制了A549细胞的迁移与浸润。以上研究,为后续构建药物与基因共递送吸入式微球系统奠定了良好的基础,同时也为细胞学水平作用效果与机制研究提供了重要依据。(2)多孔PLGA微球介导淫羊藿苷与miR-23b共递送治疗肺癌的研究淫羊藿苷是一种类黄酮化合物,提取自我国传统药用植物淫羊藿,可通过诱导肿瘤细胞凋亡、阻滞细胞周期、提高机体免疫、调节细胞信号转导以及抑制肿瘤转移等多种机制发挥显著的抗肿瘤作用。miR-23b可作为一种多效调节分子,在肿瘤细胞中可以通过靶向不同基因,调节多条通路实现对肿瘤细胞的增殖、分化、凋亡、细胞粘附以及迁移浸润等细胞活动的调控。本部分研究中,我们以PLGA多孔微球为载体构建了淫羊藿苷与miR-23b吸入式共递送体系,以A549细胞与转移性肺癌小鼠为模型,系统研究了该递送体系的肺癌治疗效果及作用机制。研究显示,多孔PLGA微球能够有效实现小分子药物与寡核苷酸的共担载,且具有合适的空气动力学粒径以及良好的药物缓释效应;细胞水平研究显示,共载微球释放液中的淫羊藿苷与miR-23b可被A549细胞有效内化,诱导细胞产生凋亡以及G1期阻滞,实现对肺癌细胞的增殖、转移、浸润的协同抑制作用;体内研究结果显示,小鼠经吸入式给药后,多孔PLGA微球可在肺部实现有效沉积,并持续释放淫羊藿苷与miR-23b作用于肺部肿瘤,通过诱导肿瘤细胞凋亡,抑制转移性肺癌的生长,产生良好的治疗效果。同时,PLGA微球及其担载组分对机体不产生毒副作用,具有良好的生物安全性。综上,本研究以PLGA为载体,构建了一类高效、安全的吸入式递送系统,成功实现了青蒿琥酯、淫羊藿苷与miR-23b担载与递送,并取得了良好的肺癌治疗效果。以上研究,为基于多孔PLGA微球构建中药小分子与基因“药物”递送体系提供了新的思路,同时也为吸入式方法实现肺癌的原位治疗搭建了良好的平台。
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