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文檔簡介
1、神經(jīng)膠質(zhì)瘤占腦部腫瘤發(fā)病數(shù)的40%左右,是顱內(nèi)最常見的惡性腫瘤。臨床上傳統(tǒng)治療方法為手術(shù)切除,但因為腦腫瘤部位接近患者的中樞神經(jīng),手術(shù)難以完全清除而易導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)?;熓悄X膠質(zhì)瘤諸多治療環(huán)節(jié)中至關(guān)重要的一環(huán),其成敗直接影響病人的生活質(zhì)量和預(yù)后。然而,由于血腦屏障(blood-brain barrier,BBB)和血瘤屏障(blood-brain tumor barrier, BTB)的存在限制了藥物向膠質(zhì)瘤內(nèi)部的遞送,同時藥物較弱的滲透
2、能力和入胞效率使腫瘤細胞內(nèi)藥物濃度過低,導(dǎo)致目前臨床化療效果極其不理想。因此有效地增加膠質(zhì)瘤組織中抗腫瘤藥物的濃度,并提高藥物的細胞內(nèi)化是提高化療藥物療效的關(guān)鍵。
針對于此,本課題設(shè)計和構(gòu)建了兩種新型的納米遞釋系統(tǒng):(1)以可活化(觸發(fā)式)低分子量魚精蛋白(activatable low-molecular-weight protamine,ALMWP)為靶向配體的腫瘤微環(huán)境酶響應(yīng)型藥物遞送系統(tǒng),以期解決吸附介導(dǎo)的膠質(zhì)瘤靶向遞
3、藥系統(tǒng)缺乏細胞選擇性問題;(2)以MT1-AF7p肽修飾聚乙二醇-聚乳酸(PEG-PLA)納米粒聯(lián)合腫瘤穿透肽iRGD共同注射構(gòu)建的共給藥納米遞藥系統(tǒng),以期解決受體介導(dǎo)的膠質(zhì)瘤靶向遞藥研究中靶向效率低的問題。通過兩種不同的策略來探索具有高度膠質(zhì)瘤血管穿透和腫瘤滲透能力的納米遞藥系統(tǒng),用于提高膠質(zhì)瘤的治療效果。
本文第一部分構(gòu)建了以可活化(觸發(fā)式)低分子量魚精蛋白(activatablelow-molecular-weight
4、protamine,ALMWP)為靶向配體的腫瘤微環(huán)境酶響應(yīng)型藥物遞送系統(tǒng)。低分子量魚精蛋白(low molecular weight protamine,LMWP)是一種具有廣闊應(yīng)用前景的細胞穿膜肽,具有與人免疫缺陷病毒(HIV)的轉(zhuǎn)錄活化因子Tat蛋白相似的穿膜性質(zhì),能介導(dǎo)遞釋系統(tǒng)高效入胞,但是其靶向性差,幾乎對所用細胞都有作用。在本研究中我們結(jié)合了在膠質(zhì)瘤的血管內(nèi)皮細胞及腫瘤細胞均高表達的基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metall
5、oproteinase,MMP)MMP-2和MMP-9,以及穿膜肽LMWP能介導(dǎo)納米遞釋系統(tǒng)高效入胞的特點,設(shè)計了一種新型的可活化穿膜肽ALMWP。ALMWP包括三部分:一為穿膜肽低分子量魚精蛋白(low molecular weight protamine,LMWP)部分,其帶正電荷并具有強大的穿膜能力和運載潛能:二為負電性的陰離子肽段部分,能中和穿膜肽的正電荷;三為連接部分,選擇能被MMP-2/9高效切割的基質(zhì)肽PLGLAG作為連接
6、肽段。在本研究中,我們采用將ALMWP修飾到包載紫杉醇(Paclitaxel,PTX)的聚乙二醇聚-己內(nèi)酯(PEG-PCL)納米粒表面(ALMWP-NP-PTX)用于腦膠質(zhì)瘤的靶向治療研究,該系統(tǒng)具有以下特性:(1) ALMWP在未被切割之前整體電荷保持中性,將其修飾到納米遞釋系統(tǒng)上不會改變其電位,體內(nèi)給予后仍然保持納米粒的長循環(huán)性質(zhì);(2)納米粒到達腫瘤部位后,由于腫瘤部位高度表達金屬基質(zhì)蛋白酶,能高效切割PLGLAG序列而使陰離子部
7、分解離,陽離子部分暴露而發(fā)揮強大穿膜作用,從而使納米粒大量被腫瘤細胞所攝取。
這部分的研究中,首先通過開環(huán)聚合法合成納米材料聚乙二醇聚己內(nèi)酯(MPEG-PCL)和馬來酰亞胺聚乙二醇聚己內(nèi)酯(Maleimide-PEG-PCL)并采用乳化溶媒蒸發(fā)法制備包載PTX的納米粒(NP-PTX),利用馬來酰亞胺基特異性反應(yīng)構(gòu)建ALMWP修飾的載紫杉醇納米粒(ALMWP-NP-PTX)。制得的ALMWP-NP-PTX大小均勻,形態(tài)圓整,平均
8、粒徑為121 nm,Zeta電位為-21.8mV。細胞攝取結(jié)果顯示,與普通納米粒相比,ALMWP修飾的靶向納米粒顯著增加了C6膠質(zhì)瘤細胞的攝取,并且其攝取過程是MMP-2/9依賴的,可被MMP抑制劑metastat抑制。C6腫瘤球滲透實驗結(jié)果也表明ALMWP-NP可顯著增強納米粒對實體腫瘤的滲透能力。攝取抑制實驗結(jié)果表明ALMWP-NP的內(nèi)吞需要能量,通過巨胞飲和脂筏介導(dǎo)的兩種內(nèi)吞途徑入胞,并且內(nèi)吞過程有高爾基體和酸性溶酶體參與。藥動學(xué)
9、結(jié)果顯示ALMWP-NP-PTX組的AUC是LMWP-NP-PTX組的4.7倍(p<0.001),清除率(CL)相對于LMWP-NP-PTX組顯著降低(p<0.001)。與LMWP-NP-PTX相比,ALMWP-NP-PTX的體內(nèi)藥動學(xué)行為得到明顯改善;LMWP-NP-PTX由于其較強的正電荷而使其的非特異性攝取增加,血漿中的滯留時間顯著變短,而ALMWP-NP-PTX與NP-PTX的體內(nèi)長循環(huán)效果相當,各藥動學(xué)參數(shù)無顯著性差別。荷C6
10、異位皮下瘤裸鼠的組織分布結(jié)果表明,ALMWP-NP顯著的增加了PTX在腫瘤部位的蓄積,其在各時間點腫瘤組織中PTX濃度分別為Taxol組濃度的2.31,3.73,2.90,2.20,2.77,2.86倍;NP組的2.02,2.49,2.40,1.79,2.49,2.74倍;LMWP-NP組的1.65,1.90,2.18,2.28,3.07,3.21倍。ALMWP-NP組在顯著增加腫瘤部位藥物濃度的同時,在非靶器官的蓄積和NP組無顯著性差
11、異。荷原位C6腦膠質(zhì)瘤的裸鼠活體成像結(jié)果證明,在納米粒表面修飾ALMWP可明顯增加其在體內(nèi)膠質(zhì)瘤中的蓄積。荷原位瘤腦組織的冰凍切片實驗結(jié)果顯示在納米粒表面修飾ALMWP可明顯增加其在體內(nèi)腦膠質(zhì)瘤部位的蓄積和滲透。細胞毒結(jié)果顯示,ALMWP修飾的納米粒顯著增大了PTX對膠質(zhì)瘤細胞的毒性作用。荷C6原位瘤小鼠的藥效學(xué)結(jié)果顯示,ALMWP-NP-PTX組的平均生存時間為48天,顯著高于生理鹽水組(20.5天)(p<0.01,log-rank
12、analysis),Taxol組(24天)(p<0.01),NP-PTX組(30天)(p<0.01)和LMWP-NP-PTX組(34.5天)(p<0.05)。
本文第二部分以MT1-AF7p肽修飾聚乙二醇-聚乳酸(PEG-PLA)納米粒聯(lián)合腫瘤穿透肽iRGD構(gòu)建共給藥納米遞釋系統(tǒng)。膜型基質(zhì)金屬蛋白酶-1(membrane type1-matrix metalloproteinase,MT1-MMP)在膠質(zhì)瘤的血管生成和侵襲等過
13、程中發(fā)揮重要作用。MT1-MMP在腦膠質(zhì)瘤細胞和新生血管內(nèi)皮細胞上均高表達,其表達量隨腦膠質(zhì)瘤惡性程度增加而增加,因此可作為臨床預(yù)后判斷的依據(jù)和臨床治療的靶點。MT1-AF7p肽是通過噬菌體展示技術(shù)篩選出來的含13個氨基酸的短肽,對MT1-MMP具有特異的親和性。本研究將MT1-AF7p肽修飾在包載PTX的聚乙二醇-聚乳酸(PEG-PLA)納米粒表面(MT1-NP-PTX),通過膠質(zhì)瘤細胞和腫瘤新生血管內(nèi)皮細胞上均高表達的MT1-MMP
14、介導(dǎo)增加納米粒的膠質(zhì)瘤主動靶向能力。iRGD肽(CRGDK/RGPDC)通過與腫瘤血管內(nèi)皮特殊表達的αv整合素相結(jié)合從而定位于腫瘤,隨后在腫瘤中分裂成CRGDK/R,進一步結(jié)合神經(jīng)纖毛蛋白Neuropilin-1(NRP-1)。CRGDK/R與NRP-1的結(jié)合調(diào)控著一種激活的運輸系統(tǒng),讓同時注射的藥物從血管中滲出,從而調(diào)節(jié)藥物的一種特殊的腫瘤組織滲透性。為了提高遞藥系統(tǒng)的膠質(zhì)瘤靶向效率,本研究將MT1-AF7p肽修飾的PEG-PLA納米
15、粒聯(lián)合iRGD肽共同注射構(gòu)建共給藥系統(tǒng),以克服BTB的阻礙作用,進一步增加納米粒透過膠質(zhì)瘤血管的能力和在腫瘤部位的蓄積。
采用乳化溶媒蒸發(fā)法制備包載PTX的PEG-PLA納米粒(NP-PTX),并通過納米粒表面的馬來酰亞胺基團將MT1-AF7p共價結(jié)合到納米粒表面。制備的MT1-NP-PTX粒徑在131 nm左右,Zeta電位-31.43 mV,納米粒表面MT1-AF7p肽的連接數(shù)目為317。C6細胞攝取的定性結(jié)果顯示,其對M
16、T1-NP的攝取顯著高于NP。細胞攝取的定量結(jié)果顯示,C6細胞對MT1-NP的攝取呈現(xiàn)時間、濃度和溫度依賴性,說明其對MT1-NP的攝取是一個主動轉(zhuǎn)運過程。攝取抑制實驗結(jié)果表明MT1-NP的內(nèi)吞需要能量,主要通過巨胞飲和脂筏介導(dǎo)的兩種內(nèi)吞途徑入胞,并且內(nèi)吞過程有高爾基體參與。通過C6細胞毒和細胞凋亡等實驗表明MT1-AF7p肽修飾的納米粒顯著增大了PTX對膠質(zhì)瘤細胞的抑制作用。體外C6細胞三維腫瘤球模型評價結(jié)果表明MT1-AF7p肽的修
17、飾顯著增強了納米粒對實體腫瘤的滲透能力和抑制能力。通過荷C6原位瘤小鼠的體內(nèi)實驗評價共給藥系統(tǒng)的膠質(zhì)瘤體內(nèi)靶向性。小動物活體成像和腦組織的冰凍切片結(jié)果顯示,MT1-AF7p肽的修飾和iRGD肽的共給藥顯著提高了納米粒穿過腫瘤血管的能力和在膠質(zhì)瘤部位的蓄積。原位膠質(zhì)瘤裸鼠的生存時間考察結(jié)果顯示,共給藥組(MT1-NP-PTX+ iRGD)的平均生存時間為60天,顯著高于Saline組(21天)(p<0.001,log-rank analy
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