pH敏感性脂质体杂合红细胞膜包被溶瘤病毒静脉递送技术的研发及在肿瘤治疗中的作用和机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:vialli_7
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目的:随着全球医疗卫生体系制度的完善以及医疗资源的愈发丰富,全球人均寿命稳步提高。但是随着人均寿命的提高,人口老龄化所带来的衰老相关疾病,如恶性肿瘤的发病率也随之提高。我国恶性肿瘤的最新统计结果显示,我国新发癌症病例约392.5万人,年龄标准化发病率为186.39/10万人。尽管近年来手术,化疗和放疗等传统治疗手段有了长足的进步,但是它们的副作用多且疗效十分有限。因此针对恶性肿瘤研发新的诊疗手段具有重大的意义和价值。溶瘤病毒治疗作为一种新兴的免疫疗法,近年来引起了人们极大的关注。许多学术机构和公司已经为促进溶瘤病毒(OVs)的临床转化做出了巨大的努力。目前,OVs已有多款产品获批上市,其中两款较为著名的产品是美国食品药品监督管理局批准的T-VEC以及中国药品监督管理局批准的Ancourt。此外,数十款OVs产品正在进行临床试验,同样有望获批用于临床肿瘤治疗。尽管目前OVs的基础研究和临床研究进展迅速,但是OVs的临床转化仍然遇到了许多困难。其中,如何有效递送OVs至肿瘤部位是一个至关重要的问题。目前OVs最常见的给药方式为瘤内给药。OVs经皮瘤内注射给药虽然能够提高肿瘤部位的病毒浓度,但是由于肿瘤组织结构致密,肿瘤间质压力较大,导致给药后病毒在肿瘤组织内扩散不良,影响OVs的抗肿瘤疗效。此外,OVs经皮瘤内注射给药往往需要使用超声、计算机断层扫描、核磁共振成像等技术辅助引导给药,操作繁琐复杂,具有一定的风险,且费用昂贵。再者,单一的原发灶瘤内注射OVs难以实现对转移灶的治疗。与瘤内注射相比,静脉注射OVs治疗肿瘤具有两大优势:一是静脉注射克服了瘤内注射所带来的实际操作困难和患者较差的依从性。二是静脉注射能够有效的将溶瘤病毒递送至全身各处。尽管OVs的静脉递送有着诸多优点,但是患者体内预先存在的特异性的抗病毒中和抗体及OVs经静脉注射后引发的患者先天免疫应答等问题使得OVs的静脉递送目前也遇到了瓶颈。基于生物仿生的纳米药物递送是将生物或细胞的某些特性赋予纳米药物从而使得纳米药物具有其对应的功能。既往研究证明,将红细胞膜包被在纳米药物表面,可以使纳米药物获得红细胞的特性,减少纳米药物被体内单核巨噬细胞系统的吞噬以及与非靶器官的非特异性结合,显著增加纳米药物在体内的存在时间。因此,我们认为利用生物膜对溶瘤病毒进行包被也可以减少被体内单核巨噬细胞系统的吞噬以及减少抗体补体的中和作用,提高溶瘤病毒的递送效率,提高疗效。本研究中,我们基于人工脂质体和红细胞膜构建了pH敏感性脂质体杂合红细胞膜,对一种新型的溶瘤腺病毒11亚型(ad11)进行包被,得到了一种新型的膜包病毒制剂(简称为Ery-ad11)用于溶瘤病毒的静脉递送。我们通过体内和体外水平实验证实了pH敏感性脂质体杂合红细胞膜对ad11的表面抗原具有良好的掩蔽作用。在随后的基于皮下瘤模型和转移瘤模型的药效学实验中,我们证明了Ery-ad11具有良好的抗肿瘤活性。我们的研究研发了一种可静脉注射的新型溶瘤病毒制剂,并为其他的膜包生物纳米粒的研究提供了参考。研究方法:1、我们首先分别通过薄膜水化法和低渗离心法制备得到了pH敏感性脂质体(Lip)和红细胞膜(RBCs),并进一步制得了pH敏感性脂质体杂合红细胞膜(以下简称杂合膜,RM-PL)。我们接下来利用超高分辨共聚焦显微镜技术探索了制备膜包病毒的最佳方式并通过该方法进一步制备得到了脂质体包被ad11(Lip-ad11),红细胞膜包被ad11(RBC-ad11)和杂合膜包被ad11(Ery-ad11)。随后我们利用透射电镜和纳米颗粒跟踪分析仪对各组制剂进行了表征。2、我们通过检测Lip-ad11,RBC-ad11,Ery-ad11以及天然无膜包的ad11(bare ad11)被巨噬细胞摄取的量和与抗ad11中和抗体结合的量说明了各类膜对ad11表面抗原掩蔽能力的强弱。3、我们利用细胞摄取实验和流式细胞学技术验证Ery-ad11的pH敏感性。4、我们通过检测Lip-ad11,RBC-ad11,Ery-ad11以及bare ad11经静脉注射后在小鼠的外周血中的循环情况,在体内水平说明各类膜对ad11表面抗原掩蔽能力的强弱。5、我们利用小动物活体成像系统及qPCR实验检测了各组制剂的脏器分布和各组制剂的肿瘤富集能力。6、最后,我们分别在皮下瘤模型和肺转移瘤模型鼠中验证了各组制剂的抗肿瘤能力,并检测了炎症因子等免疫学指标,说明了各组制剂的免疫激活能力。结果:1、我们首先制备得到了pH敏感性脂质体杂合红细胞膜,并通过超高分辨共聚焦显微镜技术探索了膜包病毒的最佳包被方法。结果显示,超声联合挤压法是制备膜包病毒的最佳方式。随后我们通过透射电镜等方式对制得的Lip-ad11,RBC-ad11,Ery-ad11,bare ad11和RM-PL进行了表征,证实各组制剂制备成功。2、我们对比了RBC-ad11,Lip-ad11,Ery-ad11和bare ad11在体外水平下被巨噬细胞摄取的量和与抗ad11中和抗体结合的量。结果显示Ery-ad11被巨噬细胞摄取的量和与抗ad11中和抗体结合的量低于其他各组,证明了RM-PL较脂质体和红细胞膜对ad11表面的抗原具有更好的掩蔽作用。3、qPCR实验和流式细胞学实验结果证明了Ery-ad11具有pH敏感性。结果显示,Ery-ad11表面的RM-PL能够在pH 6.5的条件下裂解,释放其包被的ad11。4、药代动力学实验结果显示,Ery-ad11较Lip-ad11,RBC-ad11以及bare ad11具有更长的外周循环时间。该结果在体内水平证实了RM-PL较脂质体和红细胞膜对ad11表面的抗原具有更好的掩蔽作用。5、我们通过qPCR实验检测了RBC-ad11,Lip-ad11,Ery-ad11和bare ad11在荷瘤小鼠体内的富集,发现Ery-ad11在肝脏和脾脏的富集量低于其他各组,而Ery-ad11在肿瘤内的富集量高于其他各组。6、我们在小鼠皮下瘤模型中验证了各组制剂的抗肿瘤疗效。结果显示Ery-ad11具有最佳的抗肿瘤疗效。并且小鼠经过Ery-ad11治疗后,肿瘤内的CD4+和CD8+T细胞的含量明显增多,且肿瘤组织的自噬水平以及IFN-γ、TNF-α、IL-6、PD-L1的表达水平明显上调。7、我们进一步在小鼠肺转移瘤模型中证实Ery-ad11具有最佳的抗转移瘤疗效。该结果进一步证实了Ery-ad11在肿瘤治疗方面的优势。结论:RM-PL较脂质体和红细胞膜对ad11表面的抗原具有更强的掩蔽作用。RM-PL对ad11的包被有效地减少了ad11的抗原外露所导致的ad11被中和抗体结合和被巨噬细胞清除,延长了ad11在外周血的循环时间。Ery-ad11有效地增加了ad11在肿瘤内的分布并减少了ad11在肝脏和脾脏的富集。Ery-ad11在皮下瘤和转移瘤的治疗中均显示出了较好的抗肿瘤疗效。且小鼠经过Ery-ad11治疗后,其肿瘤内的CD4+和CD8+T细胞的浸润明显增强,证实了Ery-ad11的强烈的免疫激活能力。
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