组织蛋白酶B响应聚集纳米诊疗剂用于双模式成像引导的肿瘤三重联合治疗

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光热治疗(photothermal therapy,PTT)作为一种有效的肿瘤局部热消融策略。通过激光照射肿瘤部位,利用其高能量诱导加热,从而损伤细胞。肿瘤细胞在死亡时释放的损伤相关分子模式,如钙网蛋白(calreticulin,CRT)、高迁移率族蛋白B1(highmobility group protein B1,HMGB1)和三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)。这些免疫原性信号促进树突状细胞吞噬肿瘤细胞,激活宿主的免疫系统对抗肿瘤。临床上激光设备已用于肿瘤的PTT,激光间质热疗通常包括将激光纤维置入肿瘤,并已被探索用于各种肿瘤的适应症。此外,通过使用光敏剂增强PTT也可以提供更好的治疗效果,在光敏剂作用下,PTT可以实现功率低、选择性好、治疗效果好等优点。近年来,各种近红外光敏剂被开发出来,其具有更低的功率和更好的组织靶向性。尽管已展现出良好前景,但激光照射对肿瘤的准确定位是PTT有效的前提条件,治疗过程中精准定位肿瘤位置仍是当前面临的一个挑战。为实现肿瘤位置的精准定位,保证激光照射位置的准确性,纳米诊疗技术为此提供了一种有效的方法。纳米诊疗已被开发用于实现多样化的成像和治疗策略。纳米诊疗载体将成像剂和治疗药物整合在一个空间内,在肿瘤组织内靶向聚集,有望增强显像能力,达到最佳治疗效果。PTT与纳米诊疗的结合是一种很有前途的激光定位技术。精确的成像引导和实时监测可为肿瘤局部热消融提供关键信息。因此,开发基于PTT的纳米诊疗载体对PTT准确定位肿瘤具有重要意义,对临床应用具有重要影响。在临床中,磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)、计算机断层扫描(computed tomography,CT)、正电子发射断层扫描(positron emission tomography,PET)、近红外荧光成像(near-infrared fluorescence imaging,NIRFI)等成像方式已被用于各种实体恶性肿瘤的定位和辅助诊断。目前,多模态成像在研究工作和临床应用中得到广泛关注,以提高诊断的准确性,获得疾病部位准确可靠的信息。其中,MRI/NIRFI双模系统实现了诊断参数的互补性,显著提高了肿瘤定位的量化精度和空间分辨率。本文,我们提出一种组织蛋白酶B响应聚集纳米诊疗策略来增强MRI/NIRFI成像引导光热诱导三联疗法(图0-1)。纳米诊疗载体由温敏脂质体(thermosensitive liposomes,TSLs)组成,共负载超顺磁性氧化铁(superparamagnetic iron oxide nanoparticles,SPIONs),IR780和化疗药物玻玛西尼(Abemaciclib),制备成SIA-TSLs。将多肽ACKFRGD和2-氨基-6-氰基苯并噻唑(2-amino-benzothiazole-6-carbonitrile,CABT)修饰在 TSLs 表面形成SIA-αTSLs。SIA-αTSLs可以实现以下功能:i)精准定位肿瘤光照部位:ACKFRGD肽中的RGD部分可以靶向肿瘤部位。在肿瘤部位高表达的组织蛋白酶B作用下,ACFKRGD中的KFRGD部分被切除,暴露AC上的1,2-硫代氨基与CABT上相邻的氰基发生click环加成反应,导致SIA-αTSLs的聚集。SPIONs和IR780分别作为MRI和NIRFI的显像剂,SIA-αTSLs在肿瘤中聚集后,MRI/NIRFI成像能力明显提高,可以实现肿瘤部位的精准定位。ii)光控释药:精确定位肿瘤部位照射后,IR780/SPIONs将光能转化为热能,引起肿瘤局部热疗,局部肿瘤温度高于温敏脂质体相变温度,导致脂膜流动性和通透性增强,诱导SIA-αTSLs形态改变。从而促进Abemaciclib在肿瘤组织中的释放。这种MRI/NIRFI成像引导的光诱导三联疗法在实现精确的肿瘤定位治疗方面发挥了很大的潜力。PTT可以有效地抑制肿瘤生长,但是在激光照射范围之外,可能存在残留肿瘤细胞。这导致单一的PTT肿瘤治疗存在一定的局限。联合PTT的多模式治疗为此带来了希望。一些与PTT的联合治疗,如化疗或免疫疗法,已经得到认可。PTT可以消融特异性肿瘤并通过局部光热诱导ICD。为了增强PTT的效果,化疗不仅可以增强局部肿瘤的治疗效果,还可以清除残留的肿瘤细胞。同时,免疫治疗可增强PTT诱导的ICD作用,进一步发挥全身抗肿瘤免疫功能。因此,我们提出了一种双模式成像引导光诱导光/化疗/免疫治疗来提高肿瘤治疗的效率。ⅰ)双模成像引导近红外激光照射后引起的局部加热SPIONs/IR780促进ICD效应,以及肿瘤相关抗原的释放和有关分子模式。ⅱ)局部加热促进Abemaciclib的释放,通过抑制视网膜母细胞瘤(retinoblastoma,Rb)的磷酸化,诱导肿瘤细胞G1周期阻滞。Abemaciclib还能有效降低肿瘤组织中Treg的比例和白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10)以及转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)的分泌,缓解免疫抑制的肿瘤微环境。ⅲ)树突状细胞(dendritic cells,DCs)摄取、加工并且提呈抗原,引发有效的抗肿瘤T细胞反应。为增强PTT诱导的免疫应答,瘤内注射粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor,GM-CSF)实现招募树突状细胞,启动抗肿瘤免疫。这种双模成像引导的光热诱导三联疗法策略为实现高效的肿瘤联合治疗提供参考。本课题主要研究内容如下:1.药物含量测定方法学建立建立Abemaciclib以及IR780的含量测定方法学,并对其方法学进行相关考察。2.SIA-αTSLs载体评价薄膜分散法制备装载Abemaciclib、IR780和SPIONs的温敏脂质体,并对载体进行功能性修饰。单因素实验进行考察最佳制备工艺,并对其粒径、电位、载药量以及酶交联能力进行考察。并对制备的载体的功能进行相关验证,考察体外MRI/NIRFI成像能力,升温能力以及Abemaciclib释放能力。3.SIA-αTSLs体内成像能力评价考察药物在肿瘤部位的蓄积能力以及MRI和NIRFI成像能力,同时考察其在小鼠体内的光热转换能力。4.SIA-αTSLs体内外抗肿瘤效果评价首先评价了细胞毒性实验、细胞凋亡实验和细胞周期阻滞实验以及体外免疫效果评价。结果表明光热治疗具有显著的细胞毒性,CT26细胞都表现出对的Abemaciclib剂量依赖性细胞毒性。在细胞凋亡和细胞周期阻滞实验中,光热加化疗展现出了最佳的促进细胞凋亡作用,SIA-αTSLs+L组的细胞凋亡率增加到40.50±5.67%,含Abemaciclib组有效抑制肿瘤细胞增殖。免疫学评价中,SIA-αTSLs降低肿瘤组织中Treg比例,促进CD4+和CD8+T细胞浸润,提高其免疫激活因子的水平如IFN-y和IL-2,并且降低免疫抑制因子的水平,如IL-4、IL-10和TGF-β,引发有效的抗肿瘤免疫反应。同时,在CT-26荷瘤小鼠中,SIA-αTSLs与GM-CSF结合表现出优异的抗肿瘤效率并诱导长期免疫记忆。制剂表现出良好的初步安全性,小鼠的主要脏器均无明显病变。综上,基于MRI/NIRFI成像引导的光热化学免疫三重联合治疗策略,构建温敏诊疗脂质体共载IR780,SPIONs和Abemaciclib(SIA-αTSLs),用于肿瘤的精准定位治疗。SIA-αTSLs在CT26荷瘤小鼠身上展现了良好的双模式定位引导的肿瘤治疗效果,为实现肿瘤的精准定位治疗提供了良好的参考,为诊疗制剂的发展带来新的前景。
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