pH响应性PEG化壳聚糖纳米载体靶向递送17-AAG与曲妥珠单抗协同治疗HER2阳性乳腺癌的研究

《Scientific Reports》：Development of a pH-responsive pegylated chitosan nanocarrier for targeted delivery of 17-AAG and synergistic therapy in HER2+ breast cancer

本研究针对HER2阳性乳腺癌治疗中17-AAG溶解性差、肝毒性大等临床瓶颈，开发了具有pH响应特性的PEG化壳聚糖纳米载药系统。该纳米颗粒粒径约152 nm，包封率达86.4%，在酸性微环境中可实现87.3%的药物释放。体外实验表明，纳米制剂将17-AAG的IC50从6.90 μM降至2.30 μM，并诱导G2/M期阻滞和细胞凋亡。qRT-PCR显示HSP90 mRNA下调72.1%，与曲妥珠单抗联用呈现显著协同效应（CI=0.72），为克服HER2阳性乳腺癌耐药性提供了新策略。

　　

在肿瘤治疗领域，精准打击癌细胞同时减少对正常组织的损伤一直是科学家们努力的方向。HER2阳性乳腺癌作为侵袭性较强的亚型，虽然靶向药物曲妥珠单抗（Trastuzumab）的应用显著改善了患者预后，但耐药性问题仍困扰着临床治疗。热休克蛋白90（HSP90）作为维持癌细胞生存的关键"守护者"，其抑制剂17-AAG（17-(Allylamino)-17-demethoxygeldanamycin）虽显示出强大抗癌潜力，却因水溶性差、肝毒性大等缺陷难以在临床中大展拳脚。这就好比拥有一把锋利的武器，却因运输工具不佳无法精准送达战场。

面对这一挑战，伊朗吉兰大学的研究团队在《Scientific Reports》上发表了一项创新研究，他们巧妙利用天然生物材料壳聚糖（Chitosan）构建了一种智能纳米载药系统。这种纳米颗粒不仅能够高效装载17-AAG，还能像"智能导弹"一样在肿瘤微环境的酸性条件下精准释放药物，实现对癌细胞的精准打击。

研究人员采用离子凝胶法制备PEG化壳聚糖纳米颗粒，通过动态光散射、扫描电镜等技术表征其理化性质，利用透析法评估pH响应释放特性。采用MTT法检测细胞毒性，流式细胞术分析细胞凋亡和周期分布，qRT-PCR评估HSP90基因表达，并通过Chou-Talalay法计算联合用药指数。实验使用T47D乳腺癌细胞系和正常人真皮成纤维细胞（NHDF）作为模型，所有实验均设三次生物学重复。

纳米载体的构建与表征

研究人员首先通过还原胺化反应将聚乙二醇（PEG）共价连接到壳聚糖分子上，成功合成了PEG化壳聚糖（PEG-CS）。

红外光谱分析显示，PEG特征峰（1100 cm^-1）的出现以及氨基峰强度的减弱，证实了PEG的成功接枝。扫描电镜图像显示纳米颗粒呈规整球形，表面光滑，动态光散射测定其平均粒径为152.3±14.2 nm，多分散指数（PDI）为0.18，zeta电位为+28.6 mV，这些特性有利于通过增强渗透滞留（EPR）效应在肿瘤组织富集。

pH响应性药物释放

药物释放实验揭示了该纳米系统的智能响应特性。

在模拟肿瘤微环境的酸性条件（pH 5.4）下，72小时内17-AAG的累积释放率高达87.3%，而在生理pH（7.4）下仅释放41.2%。这种差异释放行为源于壳聚糖氨基在酸性条件下的质子化，导致聚合物溶胀和药物加速扩散，有效降低了正常组织中的药物泄漏风险。

增强的抗癌活性

细胞实验结果表明，纳米制剂显著提升了17-AAG的抗癌效力。

在T47D细胞中，纳米制剂处理72小时的IC₅₀为2.30 μM，较游离药物（6.90 μM）提高了三倍。这种增效作用归因于纳米颗粒的正电性促进细胞摄取、pH触发溶酶体释放以及药物稳定性提升的共同作用。

诱导细胞凋亡与周期阻滞

机制研究显示，17-AAG纳米制剂能有效引发细胞凋亡和周期阻滞。

流式细胞术检测发现，纳米处理组凋亡细胞比例从对照组的16.5%升至52.2%，G2/M期细胞比例从19.3%增加至26.5%，表明HSP90抑制成功触发了 caspase依赖性凋亡通路和细胞周期检查点激活。

HSP90基因表达抑制

分子水平上，qRT-PCR分析证实纳米制剂能深度抑制HSP90表达。

处理72小时后，HSP90 mRNA水平下调72.1%，显著优于游离药物组（48.3%），熔解曲线显示扩增特异性良好，证明纳米载体通过持续的药物释放实现了长效靶标抑制。

协同增效作用

最具临床意义的是，该纳米系统与曲妥珠单抗联用展现出显著协同效应。

联合用药组细胞存活率降至15%，显著低于单药组，联合指数（CI）为0.72，表明这种"膜外阻断+细胞内降解"的双重靶向策略能有效瓦解HER2信号网络。

这项研究成功构建了一种高效、智能的纳米递送系统，通过pH响应性释放和协同治疗策略，解决了17-AAG临床应用的关键瓶颈。该平台不仅显著增强了药物疗效，还为实现个体化精准治疗提供了新思路。虽然研究目前仅限于体外实验，但其设计的巧妙性和结果的显著性，为后续动物实验和临床转化奠定了坚实基础，有望为HER2阳性乳腺癌患者带来新的治疗希望。