谷氨酰胺-β-环糊精靶向转运阿霉素用于三阴乳腺癌的治疗

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目的乳腺癌是全世界女性中最常见的癌症,其中三阴性乳腺癌(TNBC)是一种高侵袭性的恶性肿瘤。TNBC患者容易发生肿瘤转移,存活率低。由于缺乏有效的治疗靶点,化疗仍是当前临床上治疗TNBC的主要方法,然而化疗药物的肝肾毒性与神经毒性是导致治疗效果不理想的重要原因。因此,寻找一种肿瘤靶向策略来提高治疗效果变得尤为迫切。研究表明,TNBC细胞在生长过程中表现出对谷氨酰胺的依赖性,而且谷氨酰胺转运体(ASCT2)的表达也升高了,采用基于谷氨酰胺或者ASCT2的载体递送药物是实现肿瘤靶向的一种很好的策略。本课题利用正常细胞与TNBC细胞对谷氨酰胺摄取的差异性,通过对β-环糊精进行谷氨酰胺修饰,用于靶向递送经典化疗药物阿霉素(DOX)实现对TNBC的有效治疗。内容本论文设计制备了一种靶向TNBC的载体谷氨酰胺-β-环糊精(GLN-CD),实现了对化疗药物DOX的有效包合(DOX@GLN-CD),并通过体内外实验评价了将其用于TNBC靶向治疗的可行性。首先通过化学反应合成GLN-CD,表征其化学结构,制备DOX@GLN-CD包合物,摸索主分子GLN-CD与客分子DOX包合的最佳比例,对包合物进行质量评价与物相鉴定,考察其载药量与包封率。其次通过体外实验研究了DOX@GLN-CD的治疗效果,主要包括细胞毒性作用及其对肿瘤细胞的特异选择性,验证该包合物在肿瘤细胞中的转运是通过ASCT2来实现的。最后,建立MDA-MB-231三阴乳腺癌原位小鼠肿瘤模型,给予DOX@GLN-CD治疗,检测其在小鼠体内的组织分布和肿瘤特异性靶向能力,抗肿瘤效果与体内毒副作用,评估治疗效果。方法通过化学反应制备GLN-CD,合成产物通过核磁共振氢谱(1H NMR)与质谱验证化学结构,然后与DOX制备形成包合物DOX@GLN-CD,并利用差示扫描量热仪器(DSC)与荧光分光光度计来评价DOX@GLN-CD的形成,使用紫外分光光度计(UV)对DOX定量分析并计算其载药量与包封率。通过细胞毒性实验检测该包合物对人源三阴乳腺癌MDA-MB-231细胞和BT459细胞以及人正常乳腺细胞MCF10A的毒性作用。利用激光共聚焦显微镜观察DOX@GLN-CD的胞内分布;采用流式细胞仪分析正常乳腺细胞与TNBC细胞对DOX@GLN-CD摄取的差异,检测在该包合物作用下细胞的凋亡状态与细胞周期的变化,综合评价该包合物体系对TNBC细胞的选择性。数据库分析和Western Blotting实验验证人源三阴乳腺癌MDA-MB-231细胞和BT459细胞以及人正常乳腺细胞MCF10A中ASCT2表达水平的不同。采用ASCT2的竞争性拮抗剂GPNA与DOX@GLN-CD共处理,验证TNBC细胞摄取DOX@GLN-CD依赖于ASCT2。构建MDA-MB-231乳腺癌动物模型,尾静脉给药治疗,考察DOX@GLN-CD在小鼠体内的抑瘤疗效。尾静脉注射给药后,利用小动物荧光成像技术检测DOX@GLN-CD在小鼠体内的组织分布,采用高效液相色谱法检测DOX在各组织器官中的含量,考察该包合物的肿瘤靶向性。通过对主要器官的组织病理学检测评估DOX@GLN-CD的体内毒性;通过检测肌酸激酶(CK)和乳酸脱氢酶(LDH)活性考察DOX@GLN-CD对DOX心脏毒性的减毒作用。结果成功合成了GLN-CD,并通过1H NMR与质谱对其化学结构进行表征,制备了载有DOX的包合物DOX@GLN-CD,利用DSC与荧光分光光度计对该包合物进行物相鉴定,探索了主分子GLN-CD与客分子DOX的最优包合比例,当GLN-CD与DOX的比例为1:1时,得到了性质稳定的包合物。采用紫外荧光分光光度计对DOX定量分析,数据显示该包合物具有较高的载药量(26.7%)与包封率(87.7%)。激光共聚焦显微镜与流式细胞术的检测结果显示,TNBC细胞对DOX@GLN-CD的摄取要显著高于正常乳腺细胞,并且DOX@GLN-CD能够特异性地作用于TNBC细胞,诱导细胞的凋亡,阻滞细胞周期于G2/M期,而对正常乳腺细胞几乎没有影响。细胞毒性实验显示DOX@GLN-CD显著地抑制了MDA-MB-231和BT549细胞的体外生长,其IC50值分别为1.68μM与3.41μM。数据库分析与Western Blotting实验结果表明TNBC细胞中均高表达ASCT2,而且ASCT2高表达与患者预后不良密切相关。ASCT2竞争性抑制剂能够抑制TNBC细胞对DOX@GLN-CD的摄取,降低该包合物的细胞毒性,说明DOX@GLN-CD的细胞摄取是通过ASCT2转运介导的。构建TNBC小鼠模型,考察DOX@GLN-CD的体内肿瘤靶向性及其抑瘤效率。结果显示DOX@GLN-CD能够靶向递送DOX至肿瘤部位;DOX@GLN-CD显著抑制小鼠体内肿瘤的生长;CK与LDH活性检测和病理学检查显示该包合物显著降低了DOX的心脏毒性。结论本研究成功构建了一种基于β-环糊精的具有肿瘤靶向性的包合物载药体系GLN-CD,并以DOX为模型药物制备了DOX@GLN-CD包合物。基于TNBC细胞与正常细胞对谷氨酰胺摄取的不同,利用谷氨酰胺修饰的包合物体系来载药治疗具有TNBC肿瘤靶向性。DOX@GLN-CD可通过TNBC细胞内高表达ASCT2转运体的作用转运入胞。该包合物对TNBC细胞表现出显著的杀伤效应,但同时对正常细胞的毒性较小。在荷瘤小鼠体内,DOX@GLN-CD表现出良好的肿瘤靶向性,显著抑制了肿瘤的生长,并降低了DOX对机体正常器官组织的损伤。可见,DOX@GLN-CD能够明显提高化疗药物对肿瘤的治疗效果,减少化疗药物的毒副作用,为TNBC治疗提供了一个新的靶向递送策略。
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