新型药物载体LyP-1-MWNTs应用于胰腺癌淋巴转移靶向治疗的实验研究

来源 :复旦大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuriany
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目的:设计、制备用于胰腺癌淋巴靶向化疗的新型载体:LyP-1-MWNTs,分析该载体的理化特性;并通过体内、体外实验,研究其携载吉西他滨(GEM)后靶向治疗胰腺癌淋巴转移的效果和机制。方法:(1)实验采用Fmoc/tbu固相多肽合成技术合成LyP-1多肽,使用5-FAM进行荧光标记,利用高效液相色谱法(HPLC)和质谱法(MS)对其进行表征。采用混酸处理法制备截短的羧基化MWNTs(Cut-MWNTs),通过氨基与羧基的缩合反应共价枝接Maleimide-PEG-NH2,再通过巯基和马来酰亚胺的特异性反应及碘氧化的方法制备LyP-1-MWNTs复合载体(LyP-1-conjugated Multi-walled Carbon Nanotubes),观察该复合载体在水中的分散性和稳定性,并利用热重分析(TGA)、透射电镜(TEM)对复合物进行表征。(2)以5-FAM组、LyP-1预处理组为对照,利用荧光显微镜和流式细胞仪观察人胰腺癌细胞株BxPC-3、淋巴结高转移特性人胰腺癌细胞系BxPC-3-LN5对5-FAM标记的LyP-1多肽的体外靶向摄取差异。通过MTT法检测不同浓度和不同时间条件下,复合载体LyP-1-MWNTs携载吉西他滨(GEM)后对BxPC-3-LN5细胞生长的体外抑制作用,并用流式细胞仪检测细胞周期分布、增殖指数和凋亡率。(3)构建裸鼠胰腺癌淋巴道转移模型,通过尾静脉、足垫下注射不同给药途径,采用免疫荧光染色法观察5-FAM-LyP-1、5-FAM-LyP-1-MWNTs对肿瘤转移淋巴结内淋巴管的靶向亲和性。观察不同处理组裸鼠肿瘤接种侧胭窝、腹股沟、髂动脉旁、肾门淋巴结黑染情况,结合淋巴结病理切片(HE染色),评估LyP-1-MWNTs的淋巴示踪性。通过比较各组胭窝淋巴结体积、重量的差异,检测LyP-1-MWNTs-GEM对胰腺癌淋巴结转移灶的体内抑瘤效应;采用EnVision法以及TUNEL法检测胭窝淋巴结内肿瘤细胞的增殖和凋亡。检测不同处理组裸鼠血常规、肝功能、肾功能等指标,并取裸鼠心、肝、脾、肺、肾等重要器官行HE染色观察组织损伤情况,探讨复合载体LyP-1-MWNTs的毒副作用。结果:(1) LyP-1-MWNTs合成制备:原始碳纳米管经过混酸处理完成羧基化修饰并被截短,TEM表征显示Cut-MWNTs依旧保持清晰的管状结构,长度100-200nm,直径30-40nm;相比原始碳管,其水中的分散性和稳定性明显提高,室温下静置3个月也无沉淀发生。采用Fmoc/tbu固相合成技术制备的LyP-1、5-FAM-LyP-1多肽,通过MS表征其分子量得知多肽已成功制备,经过纯化后HPLC测试多肽纯度均达到98%以上;LyP-1与Cut-MWNTs通过Maleimide-PEG-NH2完成共价枝接得到复合载体LyP-1-MWNTs, TGA分析显示聚合物的枝接率可达10.2%,TEM观察到LyP-1-MWNTs表面有聚合物包裹,故发生轻度缠绕,但是与Cut-MWNTs相比,并未影响其水中分散性和稳定性。(2) LyP-1-MWNTs的体外靶向作用:人胰腺癌细胞株BxPC-3、淋巴结高转移特性人胰腺癌细胞系BxPC-3-LN5对5-FAM标记的LyP-1多肽均具有极高的体外靶向摄取,但差异不明显,且给予游离LyP-1预处理后,可竞争性结合细胞膜表面的LyP-1特异性受体而使5-FAM-LyP-1摄取量明显下降。空白MWNTs载体对细胞增殖抑制率轻微,生物相容性好;MWNTs对GEM的物理吸附载药并未出现药效的减损,甚至体外抗肿瘤细胞增殖效应优于GEM单药(P<0.05); LyP-1多肽发挥主动靶向效能,具有一定的时间和浓度依赖性,体现在较高药物浓度水平、相对较长时间点时,出现较MWNTs-GEM、 GEM更强的细胞毒作用,使细胞大量阻滞于G0/G1期,明显抑制细胞增殖、促进细胞凋亡。(3) LyP-1-MWNTs的体内靶向作用:选取淋巴结高转移特性人胰腺癌细胞系BxPC-3-LN5,采用爪垫皮下注射法构建裸鼠胰腺癌淋巴道转移模型,发现种瘤侧胭窝、髂动脉旁及双侧腹股沟淋巴结发生肿瘤转移;5-FAM-LyP-1(尾静脉注射)、5-FAM-LyP-1-MWNTs(爪垫下注射)给药后,所含LyP-1均能与转移淋巴结中肿瘤淋巴管发生特异性结合;LyP-1-MWNTs对淋巴结的示踪性优于MWNTs,其引流途径上的胭窝、腹股沟、髂动脉旁、肾门淋巴结均出现明显黑染,显微镜下可见大量黑色碳管颗粒聚集于肿瘤转移灶周围。LyP-1-MWNTs-GEM的体内靶向抗淋巴转移灶疗效显著优于GEM与MWNTs-GEM,该组胭窝淋巴结体积最小、肿瘤细胞免疫组化阳性指数最低、凋亡指数(AI)最高(P<0.05);含MWNTs各组裸鼠爪垫注射部位皮肤有黑染,但是裸鼠健康状况良好,体重、血常规、血生化指标与其余各组相比无显著差异(P>0.05),心、肝、脾、肺、肾等重要器官病理学检测均未发现明显组织损伤和碳管材料的沉积,提示碳纳米管材料具有良好的安全性和生物相容性。结论:LyP-1-MWNTs是一种新型的靶向药物载体,具备良好的生物相容性和极佳的淋巴靶向亲和性和流动性。体内外实验证实,LyP-1-MWNTs携载GEM后具有比GEM单药和MWNTs-GEM更好的抑制胰腺癌淋巴转移效应,是一种具有潜在应用价值的用于胰腺癌淋巴化疗的主动靶向递药系统。
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