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为解决化疗药物非选择性杀伤正常组织的问题,研究人员开展了关于多功能一体化肽(HE-RK)修饰纳米胶束靶向递送的研究。结果显示,PTX/PM-HE-RK 在 4T1 小鼠模型中抑瘤率达 81.48%,为乳腺癌治疗提供新策略。
癌症,这个全球范围内的健康杀手,一直是医学领域的重点攻克对象。尽管癌症研究不断取得进展,但它依然是导致全球人类死亡的第二大原因。化疗作为临床治疗癌症的重要手段,虽然能降低癌症的复发和死亡率,但其使用的大多数化疗药物缺乏选择性,在杀死癌细胞的同时,也会对正常组织造成严重毒性,给患者带来极大痛苦。为了让化疗药物能更精准地打击癌细胞,减少对正常组织的伤害,科研人员一直在努力探索更有效的解决方案。在这样的背景下,来自中国药科大学的研究人员开展了一项极具意义的研究,其成果发表在《Asian Journal of Pharmaceutical Sciences》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。在构建聚合物和纳米胶束方面,通过精确的开环聚合反应合成了甲氧基聚(乙二醇) - 聚(丙交酯)(mPEG-PLA)聚合物,再利用薄膜水化法制备了负载紫杉醇(PTX)的纳米胶束。为了检测纳米胶束的性能,采用透射电子显微镜(TEM)观察其形态,动态光散射技术测量其粒径和表面电位,高效液相色谱法定量评估药物包封率和载药量。在细胞和动物实验方面,使用多种细胞系进行体外实验,构建小鼠肿瘤模型进行体内实验,通过共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)、流式细胞术等技术研究纳米胶束的细胞内化、肿瘤穿透能力以及体内分布等情况 。
下面来看看具体的研究结果。
- RK 肽和 PTX/PM-RK 的构建:研究人员设计了一种深肿瘤穿透肽 RK,采用氨基酸共享策略,构建出具有双基序结构的 RK 肽,并制备了负载 PTX 的多功能纳米颗粒 PM-RK。实验表明,PM-RK 具有良好的 PTX 负载能力,包封率(EE)为 94.03%±0.34%,载药量(DL)为 21.15%±0.06% ,且在肿瘤穿透和细胞内化方面表现出色。但 PTX/PM-RK 存在溶血率较高、细胞毒性在不同 pH 条件下差异不显著以及难以从内体 / 溶酶体逃逸等问题。
- PTX/PM-HE-RK 的构建与表征:为解决 PTX/PM-RK 存在的问题,研究人员开发了一体化肽(HE-RK)。该肽包含 pH 敏感的静电掩蔽部分(HE),能在正常生理条件下保护细胞穿透肽(CPP)介导内吞所需的正电荷,避免 CendR 序列与正常细胞上的神经纤毛蛋白 1(NRP1)受体结合。实验证实,PTX/PM-HE-RK 合成成功,包封率为 97.75%±0.04%,载药量为 20.58%±0.01% ,在不同 pH 条件下具有不同的形态和电位变化,且溶血率低,生物相容性良好。
- PM-HE-RK 的激活与功能:体外实验显示,PTX/PM-HE-RK 具有 pH 依赖性细胞毒性,在 pH 6.5 时细胞内化和肿瘤穿透能力显著增强。共聚焦激光扫描显微镜观察发现,随着 pH 降低,其内化的绿色荧光信号增强;在多细胞肿瘤球(MTSs)实验中,pH 6.5 时 PM-HE-RK 能几乎穿透整个 MTSs。此外,该纳米胶束在细胞内 8 小时后能有效从内体 / 溶酶体逃逸。
- 体内分布、药代动力学和肿瘤穿透:通过近红外荧光系统跟踪发现,PM-HE-RK 在 4T1 荷瘤小鼠模型中能快速在肿瘤部位积累,且血液循环时间长。体内肿瘤穿透实验表明,PM-HE-RK 能有效穿透实体瘤并被肿瘤细胞摄取,注射 12 小时后肿瘤组织中荧光强度显著增加,24 小时后几乎一半的肿瘤细胞对其呈阳性摄取。
- 一体化肽增强 PTX 负载胶束的抗肿瘤疗效:在 4T1 原位乳腺癌小鼠模型中,PTX/PM-HE-RK 表现出优异的抗肿瘤活性,抑瘤率高达 81.48%,显著高于 Taxol、PTX/PM-RK 等其他组。接受 PTX/PM-HE-RK 治疗的小鼠生存率最高,体重无明显波动,且肿瘤组织出现更多空泡化、细胞增殖减少、凋亡细胞比例增加等现象。
研究结论和讨论部分表明,本研究成功开发了双基序功能肽 RK,提高了基于多功能肽的药物递送系统的性能。在此基础上构建的一体化肽 HE-RK 修饰的纳米胶束递送系统 PM-HE-RK,具有出色的肿瘤靶向性、深部穿透能力和生物相容性。体内外实验证明,PM-HE-RK 能有效靶向肿瘤部位,穿透肿瘤组织,从内体 / 溶酶体逃逸并释放药物,在肿瘤酸性环境中能更完全地激活,从而增强治疗效果。这种一体化肽共轭纳米药物制备过程简单,具有协同治疗效果和高生物相容性,在乳腺癌化疗药物递送方面展现出巨大的临床应用潜力,为乳腺癌治疗提供了新的策略和方向,有望改善乳腺癌患者的治疗现状,提高患者的生存率和生活质量。