摘要目的:放射治疗是将放射线的能量定向沉积在肿瘤部位,诱导肿瘤细胞发生氧化应激和DNA双链断裂,实现肿瘤细胞精准杀伤,是当前肿瘤治疗的重要手段之一。放射治疗效果与肿瘤放射敏感性、肿瘤微环境以及放疗剂量等因素密切相关,肿瘤放射抵抗、放疗后复发仍是难以解决的临床问题。放射治疗联合放疗增敏剂提高治疗效果已成为研究热点。以新型纳米材料为载体,内部装载具有抑癌活性的分子,包裹具有生物靶向能力的外膜,组装成仿生纳米药物,实现药物向肿瘤细胞高效递送。本研究设计、合成了一种血小板膜仿生纳米药物,探索其联合放射治疗的抗肿瘤效果和作用机制。<br> 方法:(1)利用有机介孔二氧化硅纳米颗粒(MON)的多孔结构,通过搅拌的方式实现2-脱氧-D-葡萄糖(2-DG)药物的有效装载,形成纳米颗粒的核心部分(MD);通过共挤压的方式在MD外面包裹一层血小板细胞膜或红细胞膜,形成PMD或RMD;通过透射电子显微镜和X射线能谱分析等方法对PMD和RMD进行表征分析,通过Westernblotting鉴定纳米药物血小板膜功能性包裹;使用免疫荧光技术检测纳米药物在肿瘤细胞中的富集水平,并比较PMD和RMD的差异性。(2)在体外功能验证实验中,以小鼠乳腺癌细胞系4T1为模型,按照处理条件不同,分为PBS组(阴性对照)、RT组(放射治疗组)、PMD组(血小板膜仿生纳米药物处理组)、PMD+RT组(血小板膜仿生纳米药物处理+放射治疗)和RMD+RT组(红细胞膜仿生纳米药物处理+放射治疗)5组。使用免疫荧光技术检测各组细胞内氧化应激和DNA双链断裂水平;采用ELISA试剂盒检测肿瘤细胞内GSH含量和ATP水平;通过细胞克隆形成实验评估各处理因素对肿瘤细胞增殖的影响;使用免疫荧光技术检测肿瘤细胞钙网蛋白(CRT)表达水平和高迁移率族蛋白B1(HMGB1)释放水平;流式细胞仪检测与各组细胞共培养的骨髓源性树突状细胞成熟情况,使用ELISA技术检测树突状细胞TNF-α表达水平。(3)在体内实验中,将4T1细胞接种BALB/c小鼠构建乳腺原发肿瘤和转移瘤模型。至原发肿瘤体积达300mm3时,通过小鼠尾静脉注射纳米药物,在指定时间点采集静脉血,通过感应耦合等离子体原子发射光谱技术检测PMD药代动力学特点;采用体外实验相同的分组依据,将荷瘤小鼠随机分成5组并接受对应的干预,每3天测量小鼠体重、移植瘤体积,至第15日处死小鼠,取肿瘤组织和心、肝、脾等主要器官进行检测;通过HE染色观察肿瘤和主要脏器组织结构;采用免疫荧光技术检测肿瘤组织CRT表达水平;ELISA方法检测肿瘤细胞内GSH含量以及外周血炎症细胞因子水平;流式细胞术检测转移瘤CD4+T细胞、CD8+T细胞和脾脏树突状细胞成熟水平。<br> 结果:(1)PMD呈典型的壳-核结构,直径约186.9±16.8nm,Zeta电位为-13.8mV,结构均一,性能稳定;PMD表面携带血小板糖蛋白CD41和P-selectin,具有良好的肿瘤靶向性,可逃避巨噬细胞吞噬;在酸性和高GSH介质中,PMD可快速释放装载的药物2-DG。(2)在GSH高表达的肿瘤细胞内,MON与GSH发生氧化还原反应,降解MON并释放药物2-DG,这一过程消耗了细胞内的GSH含量,释放的2-DG抑制肿瘤细胞糖酵解途径,降低三磷酸腺苷(ATP)生成,减少肿瘤细胞能量供应,降低GSH合成;放疗联合PMD抑制GPX4表达,促进肿瘤细胞内ROS生成和脂质过氧化物累积,增加DNA双链断裂水平,抑制肿瘤细胞增殖,促进CRT易位和HMGB1释放,诱导肿瘤细胞发生免疫原性细胞死亡。(3)在小鼠体内双侧肿瘤模型中,PMD具有良好的血浆半衰期、肿瘤靶向性和生物安全性;PMD联合放射治疗不仅抑制了治疗侧移植瘤生长,还抑制了远处转移瘤生长,延长小鼠生存期;PMD联合放射治疗通过破坏肿瘤组织结构,降低肿瘤细胞内GSH水平,促进肿瘤细胞CRT暴露,诱导移植瘤细胞发生免疫原性死亡;PMD联合放射治疗促进转移瘤CD8+T细胞浸润和树突状细胞成熟,促进炎症细胞因子释放,Hamp;E染色分析结果表明PMD未对小鼠正常组织结构造成损伤,PMD联合放射治疗对正常组织器官无明显毒副反应。<br> 结论:PMD通过抑制肿瘤细胞糖酵解途径和消耗肿瘤细胞GSH增强肿瘤放射敏感性,是一种新型、安全、有效的放疗增敏药物,PMD联合放射治疗抑制肿瘤生长,调节肿瘤免疫抑制微环境,可能具有良好的应用前景。
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