碘-131标记的树状大分子结合东亚钳蝎氯毒素在脑胶质瘤靶向诊断与治疗中的应用

摘要

胶质瘤的早期诊断和有效的治疗仍是临床一个巨大的挑战。当前胶质瘤的治疗主要包括手术、放疗和化疗,但这些未能显著改善患者的治愈率和存活率。近年来，纳米技术彻底改变了肿瘤治疗的困境，具有广泛的临床应用前景。纳米技术不仅可以为手术切除肿瘤提供精确的成像信息，而且开拓了肿瘤治疗的新平台，为实现胶质瘤的靶向诊断和治疗提供了可能。随着纳米科学技术的发展，多功能和多模态纳米探针用于胶质瘤的靶向显像与治疗已成为研究的热点。
　　第五代聚酰胺-胺树状大分子(amine-terminated poly(amidoamine)(PAMAM) dendrimers of generation5，G5.NH2)是一种具有高化学稳定性、生物相容性和高亲和力的纳米聚合物，其内腔可以包裹纳米颗粒，表面集团可以连接特殊的配体、显像试剂和治疗药物。此外，利用131I能够同时进行核素治疗和单光子发射计算机断层显像(single-photon emission computed tomography，SPECT)的特点，以G5.NHAc为基础载体高分子，通过亲水性的聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)高分子连接胶质瘤靶向多肽BmK CT与131I复合形成131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG)纳米粒。这种纳米探针具有以下几个优势：(1)所采用的纳米基载体PAMAM表面易于被修饰，连接包裹其他分子基团的能力强大；(2) BmK CT能特异性地与胶质瘤细胞结合，使该纳米探针具有肿瘤靶向性；(3)放射性核素131I用于SPECT显像的同是又能治疗肿瘤，形成多功能的胶质瘤靶向纳米探针。
　　近年来，很多研究表明，作为氯毒素(chlorotoxin，CTX)的类似物，东亚钳蝎氯毒素(Buthus martensii Karsch chlorotoxin，BmK CT)能特异地结合神经胶质瘤细胞表达的基质金属蛋白酶-2(metalloproteinase-2，MMP-2)受体，抑制MMP-2的表达，从而阻止胶质瘤细胞的侵袭和迁移，诱导肿瘤细胞凋亡。CTX及BmK CT结合其他分子材料共同修饰的纳米载体在胶质瘤的靶向诊断与治疗中的作用越来越突出。至今131I-CTX已经完成Ⅱ期临床研究。在本文第一章中主要介绍了CTX与BmK CT修饰的纳米载体在胶质瘤靶向诊断与治疗中的国内外应用现状和相关领域中已有的研究成果，同时在最后提出本课题研究的内容和创新性。
　　第二章介绍了G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG)纳米载体的合成过程和131I的放射性标记方法，并通过各种技术对其物理化学特征进行了评估。利用CCK-8(cell counting kit8)细胞计数试剂盒、流式细胞仪、激光共聚焦显微镜及体外细胞SPECT显像等方法，对G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG)和131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG)的细胞毒性、靶向性、结合力等体外性质进行了评价。结果表明G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG)在被131I标记前对正常大鼠肺Ⅱ型上皮细胞(rat lung epithelial type II cell，RLE-6TN)和大鼠胶质瘤细胞(rat glioma cell，C6)都没有毒性作用；131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG)纳米载体具有良好的稳定性、放化纯度。与131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-MAL)-(mPEG)和Na131I相比，在相同的放射性剂量下，131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG)明显地抑制C6细胞的增殖活性；BmK CT的修饰能特异性增加C6胶质瘤细胞对纳米载体的摄取能力，而对RLE-6TN细胞的摄取能力则不产生影响。
　　第三章评估了131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG)纳米载体在皮下荷C6胶质瘤裸鼠的体内分布，并对纳米载体治疗胶质瘤进行了疗效评价，最后研究了纳米载体的体内毒性。通过活体和体外SPECT显像，研究131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG)和131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-MAL)-(mPEG)在裸鼠各主要器官和肿瘤内的分布；建立皮下荷胶质瘤裸鼠模型，尾静脉注射纳米药物，评估治疗效果。苏木精-伊红(hematoxylin-eosin，H&E)染色观察组织细胞的坏死和TUNEL(terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling)染色检测肿瘤细胞的凋亡。结果表明，与未修饰的131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-MAL)-(mPEG)相比，BmK CT的修饰能够增加131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG)在荷胶质瘤裸鼠肿瘤部位的聚集，从而更加有效地抑制肿瘤细胞的增殖，更快地诱导肿瘤细胞的凋亡，达到改善荷瘤裸鼠生存期的目的。此外，131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG)和131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-MAL)-(mPEG)纳米载体对裸鼠各主要器官如心、肝、脾、肺、肾均无明显的毒性作用。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 CTX与BmK CT修饰的纳米载体在胶质瘤靶向诊断和治疗中的应用

1.3 放射性核素碘-131标记的CTX与BmK CT在胶质瘤靶向诊断和治疗中的应用

1.4 本课题的研究内容和创新性

第二章 G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG)及 131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG) 纳米载体的制备和体外研究

1材料和仪器

2.实验方法

3实验结果

4.讨论

5.小结

第三章 131I-G5.NHAc-HPAO-(PEG-BmK CT)-(mPEG)在荷胶质瘤裸鼠模型上的体内分布及疗效评价

1材料和仪器

2.实验方法

3.实验结果

4.讨论

5.小结

全文总结

参考文献

致谢

博士研究生期间发表的文章及参与的课题项目

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