肿瘤细胞和M2型巨噬细胞双靶向的白蛋白纳米载药系统治疗耐药结肠癌的研究

摘要

多药耐药（Multidrug resistance,MDR）的产生是现阶段肿瘤治疗的主要瓶颈问题。MDR不仅是癌细胞单独作用的结果，而且肿瘤微环境在MDR的产生和维持过程中也发挥着重要的作用。MDR是肿瘤细胞和肿瘤微环境中多种基质细胞间相互作用的结果。因此，对癌细胞和肿瘤微环境采取双重干预有可能改善MDR肿瘤的疗效。本研究设计了一个靶向肿瘤高表达营养转运体（如：SPARC,MR和GLUT-1）的纳米载药系统来治疗耐药结肠癌，并研究其作用机制以及抗肿瘤效果。
　　联合用药是克服肿瘤化疗耐药的一个重要方法。本研究发现双硫仑/铜络合物（DSF/Cu）和瑞格菲尼（Rego）联合应用可以有效抑制耐药结肠癌细胞的生长。因此，本研究采用了NaBH4-H2NCONH2还原变性法，制备共载DSF/Cu和Rego的白蛋白纳米粒，并通过肿瘤细胞及基质过表达白蛋白转运受体（例如，SPARC）靶向输送至肿瘤组织。同时，还发现了耐药结肠癌细胞高表达甘露糖受体（Mannose receptors,MR），因此在纳米粒表面修饰甘露糖苷（Man），令纳米给药系统可以通过靶向MR，进一步提高药物在肿瘤组织的富集，从而通过双重靶向作用改善抗肿瘤疗效。本研究从细胞摄取、体外肿瘤球渗透、肿瘤组织分布等多方面考察了纳米粒被肿瘤细胞摄取和肿瘤穿透能力。通过细胞毒性、肿瘤细胞凋亡、细胞内ROS检测、自噬水平检测，抗肿瘤血管新生等多种方面研究探讨了纳米给药系统的作用机制。并在耐药结肠癌皮下移植瘤小鼠模型上进行体内治疗实验。
　　实验结果表明，该纳米给药系统的粒径约为140 nm，能被HCT8/ADR细胞高效地摄取，有效地抑制肿瘤细胞增殖。具有双靶向功能的甘露糖修饰白蛋白纳米粒（Man-BSA NP）不仅可以通过EPR效应富集于肿瘤部位，还能通过靶向耐药结肠癌高表达的SPARC和MR富集于肿瘤部位。而且，该纳米给药系统还能有效地渗透到肿瘤深处，发挥抗肿瘤作用。体内外机制研究表明，该纳米给药系统能通过增加肿瘤细胞内ROS水平从而诱导细胞凋亡、诱导肿瘤细胞自噬、抑制肿瘤血管新生等多种机制来发挥抗肿瘤作用。
　　此外，本研究还发现促肿瘤的M2型巨噬细胞亦过表达SPARC和MR。因此，该纳米给药系统还可同时靶向肿瘤微环境中的M2型巨噬细胞。通过细胞毒性、靶向性、肿瘤组织中M2型巨噬细胞数量变化等一系列研究，结果表明Man-BSA NP可通过SPARC和MR介导的机制靶向M2型巨噬细胞；Rego和DSF/Cu的协同作用能显著抑制肿瘤组织中M2型巨噬细胞数量，这显示该纳米给药系统具有调控肿瘤微环境的功能。
　　综上所述，本研究所设计的白蛋白纳米粒能同时靶向耐药结肠癌细胞和M2型巨噬细胞上高表达的SPARC和MR受体蛋白，促进肿瘤细胞ROS产生，令细胞发生凋亡，还能诱导肿瘤细胞自噬，抑制肿瘤血管新生，调控肿瘤微环境等多种机制发挥抗肿瘤效应。研究结果还表明，该纳米给药系统具有良好的生物安全性。本研究揭示了通过双靶向受体共载药输送，分别作用于肿瘤细胞与肿瘤相关巨噬细胞，用于抗耐药结肠肿瘤治疗，为克服MDR肿瘤治疗提供了一个新颖的思路。

目录

声明

缩略词/符号说明

第1章 前 言

1.1 结直肠癌现状及肿瘤多药耐药

1.2 白蛋白纳米载药系统的仿生设计

1.3 双硫仑概述

1.4 瑞格菲尼概述

1.5 本文主要研究思路

第2章 甘露糖修饰的白蛋白纳米粒制备和表征

2.1 材料和仪器

2.2 实验方法

2.3 结果和讨论

2.4 本章小结

第3章 甘露糖修饰的白蛋白纳米粒的体外研究

3.1 材料和仪器

3.2 实验方法

3.3 结果和讨论

3.4 本章小结

第4章 甘露糖修饰的白蛋白纳米粒治疗多药耐药肿瘤的体内研究

4.1 材料和仪器

4.2 实验方法

4.3 结果和讨论

4.4 本章小结

第5章 全文总结

5.1 创新性分析

5.2 全文讨论

5.3 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

综述:白蛋白结合蛋白在肿瘤进程与药物靶向递送中的作用