靶向腫瘤的還原敏感聚合物-美登素納米前藥.pdf

1、惡性腫瘤已經(jīng)成為人類健康的首要威脅，其發(fā)病率和死亡率正呈逐年上升的趨勢(shì)。目前惡性腫瘤的治療方法主要包括手術(shù)切除、輻射治療和化學(xué)藥物治療等。這些治療手段在治療過程中常常會(huì)對(duì)人體造成不可逆轉(zhuǎn)的損害，產(chǎn)生嚴(yán)重的毒副作用，極大降低了患者的生活質(zhì)量。為此，尋求一種高效、安全的腫瘤治療方式就顯得刻不容緩、勢(shì)在必行。聚合物前藥能夠顯著提高藥物的水溶性、增強(qiáng)藥物在循環(huán)過程中的穩(wěn)定性、改善藥物藥代動(dòng)力學(xué)行為以及提高藥物生物利用度，已發(fā)展為一種被科學(xué)家們廣

2、泛認(rèn)可的能夠有效用于腫瘤治療的納米藥物。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)有10多種聚合物前藥進(jìn)入到了不同階段的臨床試驗(yàn)研究中，如聚谷氨酸衍生化的紫杉醇前藥（Xyotax，Opaxio）以及聚甲基丙烯酸羥丙酯衍生化的阿霉素前藥（PK1，PK2）等。然而大部分進(jìn)入臨床試驗(yàn)的聚合物前藥的治療效果仍不盡人意，其中有諸多原因，如在腫瘤部位富集水平低，藥物在病灶處不能有效釋放等。美登素（DM1）是一種高效的微管蛋白抑制劑，它對(duì)多種惡性腫瘤細(xì)胞均具有很強(qiáng)的殺傷

3、能力，細(xì)胞毒性達(dá)到臨床上廣泛應(yīng)用的抗腫瘤藥物如阿霉素，紫杉醇，喜樹堿等的100-1000倍。利用其劇毒性，科研工作者們?cè)O(shè)計(jì)和制備了多種抗體美登素偶聯(lián)物（AMC）用于高效靶向腫瘤治療研究，其中曲妥珠單抗-美登素偶聯(lián)物（T-DM1）已被美國食品與藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)用于晚期轉(zhuǎn)移性乳腺癌的治療。然而，這些抗體藥物偶聯(lián)物也存在一些挑戰(zhàn)，如無法大規(guī)模生產(chǎn)、費(fèi)用高、藥物載藥量低（少于2 wt.％）以及可能會(huì)產(chǎn)生免疫反應(yīng)等。論文第一章對(duì)聚合物

4、前藥的研究現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)做了簡(jiǎn)要概述，并跟蹤了多功能聚合物前藥納米粒子以及多種藥物聯(lián)合治療的最新進(jìn)展。
　　為解決上述存在的問題，本論文設(shè)計(jì)和制備了兩種具有腫瘤主動(dòng)靶向和還原響應(yīng)的多功能美登素聚合物前藥用于惡性腫瘤的高效靶向治療。眾所周知，細(xì)胞質(zhì)中的谷胱甘肽（GSH）濃度達(dá)到2-10 mM，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于在體液和細(xì)胞外基質(zhì)中的濃度（2-20μM），且在腫瘤組織中GSH的濃度比正常組織中至少高4倍。第二章我們?cè)O(shè)計(jì)和制備了還原響應(yīng)的透明質(zhì)酸衍生

5、化的美登素前藥（HA-SS-DM1），并研究其對(duì)CD44受體過量表達(dá)的MCF-7乳腺癌腫瘤的靶向治療效果。透明質(zhì)酸是一種具有優(yōu)異生物相容性和生物可降解性的天然多糖，對(duì)CD44受體過量表達(dá)的惡性腫瘤細(xì)胞具有很好的主動(dòng)靶向能力。DM1通過可還原斷裂的二硫鍵與透明質(zhì)酸主鏈相連，載藥量高達(dá)20 wt.%。HA-SS-DM1在正常生理環(huán)境下非常穩(wěn)定，而在10 mM GSH還原環(huán)境下DM1快速釋放，2小時(shí)即有超過60%被釋放出來。體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)，

6、共聚焦激光和流式細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明HA-SS-DM1具有很強(qiáng)的細(xì)胞殺傷能力（IC50:0.13μg DM1 equiv./mL）和靶向MCF-7細(xì)胞的水平。HA-SS-DM1在老鼠體內(nèi)具有較長的血液循環(huán)時(shí)間（T1/2β為2.12 h），經(jīng)尾靜脈注射24小時(shí)后在腫瘤部位的富集量高達(dá)8.17%ID/g，且其最大耐受劑量（MTD）為4 mg DM1 equiv./kg，相比自由DM1（MTD為1 mg/kg）提高了4倍。該聚合物前藥能顯著抑制MCF

7、-7腫瘤的生長，HA-SS-DM1的給藥劑量為0.8 mg DM1 equiv./kg時(shí)，腫瘤生長抑制率達(dá)到了88%。HA-SS-DM1納米藥物合成簡(jiǎn)單、細(xì)胞內(nèi)藥物釋放快、可主動(dòng)靶向到CD44受體，具有一定的臨床應(yīng)用前景。
　　聚合物前藥膠束不僅具有大分子藥物的特點(diǎn)，而且其膠束結(jié)構(gòu)可以將藥物分子“保護(hù)”在疏水核中以提高其穩(wěn)定性并減少泄漏。第三章我們?cè)O(shè)計(jì)和制備了cRGD多肽靶向的美登素聚合物前藥膠束（cRGD-MMP），它是由兩親性

8、聚合物前藥聚乙二醇-聚（三亞甲基碳酸酯-接枝-硫硫-美登素）（PEG-P(TMC-g-SSDM1)）和相應(yīng)cRGD多肽修飾的聚合物前藥cRGD-PEG-P(TMC-g-SSDM1)自組裝得到。cRGD-MMP粒徑小而均勻（~40 nm），穩(wěn)定性好，且藥物載藥量高達(dá)40 wt.%，對(duì)αvβ3整合蛋白受體過量表達(dá)的B16F10黑色素瘤細(xì)胞具有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性（IC50:0.16μg DM1 equiv./mL）和靶向能力。活體研究表明，cRG

9、D-MMP在老鼠體內(nèi)的消除半衰期為5.25 h，最大耐受劑量（MTD）接近6 mg DM1 equiv./kg，是自由DM1（1 mg/kg）的6倍。cRGD-MMP在B16F10黑色素瘤模型中的抗腫瘤治療結(jié)果顯示cRGD-MMP具有很強(qiáng)的抗腫瘤活性（腫瘤生長抑制率高達(dá)97.5%），能有效延長荷瘤老鼠的存活時(shí)間（平均存活時(shí)間達(dá)到37天），且在治療期間老鼠體重沒有發(fā)生明顯變化。cRGD-MMP美登素前藥膠束具有很高的載藥量、很好的膠束穩(wěn)定

10、性、高細(xì)胞攝取能力以及快速的細(xì)胞內(nèi)藥物釋放行為，有望取代抗體藥物偶聯(lián)物用于惡性腫瘤的高效治療。
　　MDA-MB-231腫瘤細(xì)胞表面同樣過量表達(dá)αvβ3整合蛋白受體，第四章我們采用cRGD-MMP研究對(duì)MDA-MB-231乳腺癌腫瘤模型的靶向治療效果。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示與沒有靶向的前藥膠束（MMP）相比，cRGD-MMP對(duì)MDA-MB-231腫瘤細(xì)胞具有更強(qiáng)的靶向內(nèi)吞能力和抗腫瘤活性（IC50:0.13μg DM1 equiv.

11、/mL）。cRGD-MMP經(jīng)過尾靜脈注射12小時(shí)后在腫瘤部位的富集量高達(dá)8.09%ID/g，體內(nèi)抗腫瘤實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示cRGD-MMP能很好地抑制MDA-MB-231腫瘤的生長（抑制率高達(dá)87.6%），而且在治療過程中對(duì)荷瘤老鼠無毒副作用。本章進(jìn)一步驗(yàn)證了cRGD-MMP用于靶向治療αvβ3整合蛋白受體過量表達(dá)的惡性腫瘤的普適性和優(yōu)異性。
　　將兩種或多種藥物聯(lián)合治療能夠有效延緩腫瘤細(xì)胞的變異，克服多藥耐藥性，降低藥物的毒副作用和優(yōu)化

12、藥物治療效果。第五章我們?cè)O(shè)計(jì)和制備了包載有多西紫杉醇的cRGD-MMP前藥膠束（DTX-cRGD-MMP），研究了它對(duì)B16F10黑色素瘤模型的抗腫瘤效果。DTX-cRGD-MMP中 DM1和 DTX的載藥量依次為21.9 wt.%和12.5 wt.%，膠束粒徑為49 nm且分布均勻。HPLC測(cè)試結(jié)果顯示DTX-cRGD-MMP中DM1和DTX兩種藥物的體外釋放行為相似，兩種藥物聯(lián)用能顯著增強(qiáng)對(duì)B16F10腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性和細(xì)胞凋亡率

13、，具有明顯的協(xié)同效應(yīng)?；铙w研究顯示DTX-cRGD-MMP中DTX和DM1藥物的消除半衰期均提高至4.3小時(shí)，6小時(shí)在腫瘤部位的富集量為8.18%ID/g，而沒有靶向的前藥膠束富集量僅為3.13%ID/g。體內(nèi)抗腫瘤治療結(jié)果顯示DTX-cRGD-MMP具有明顯的協(xié)同抗腫瘤活性，治療階段幾乎能夠完全抑制腫瘤的生長，并能有效地延長荷瘤老鼠的存活時(shí)間，同時(shí)在治療期間老鼠的體重沒有發(fā)生明顯變化。綜上，DTX-cRGD-MMP靶向前藥膠束由于能將