本项目针对脑胶质瘤化疗中存在的药物无选择性、瘤内药物浓度低和肿瘤耐药性等关键问题,拟选择一种能定位、穿透肿瘤实质并经特异内化途径入胞的新型RGD环肽(iRGD)为靶向头基,探讨构建一种表面修饰iRGD的双层载药阳离子纳米粒的可能性。纳米粒内核为聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)载药层,外层为载有药物增敏剂的iRGD-阳离子聚合物层。此纳米粒可通过受体介导和静电吸附作用穿过血脑屏障(一级靶向);入脑后能富集于肿瘤组织,在iRGD的介导下穿透深入肿瘤实质(二级靶向);与肿瘤新生血管内皮细胞和肿瘤细胞特异结合,并通过内吞入胞(三级靶向)。分散于外层的抗肿瘤增敏剂首先释放,发挥逆转肿瘤耐药性的作用,分散于内层的药物随后缓慢释出,以期发挥药物更强大、持久和安全的抗肿瘤疗效。此项目的完成有望为靶向递药系统的发展提供理论和实验依据,为临床脑胶质瘤的治疗取得突破提供希望。
targeted drug delivery;nanoparticles;glioma;alkylating agent;tumor resistance
本研究以一新型iRGD环肽(又称内化RGD)为靶向头基,生物可降解材料聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)和壳聚糖(CS)为载体材料,成功构建了iRGD介导的PLGA/CS双层载药阳离子纳米粒,其PLGA内层载有卡莫司汀(Carmustine, BCNU),CS外层载有抗肿瘤增敏剂O6-苄基鸟嘌呤(O6-Benzylguanine, BG)。体内外研究评价证明该递药系统表现了三方面的优势,即阳离子纳米粒跨BBB和肿瘤细胞摄取的优势;iRGD肽的肿瘤靶向、肿瘤组织渗透性和对肿瘤新生血管作用的优势;抗肿瘤增敏剂BG和抗肿瘤烷化剂BCNU先后释药,达到先逆转肿瘤耐药性进而提高抗肿瘤烷化剂抗脑胶质瘤的疗效。研究首先构建了PLGA/CS双层载药阳离子纳米粒,BCNU载入纳米粒后,体内外的稳定性显著提高;纳米粒组的细胞毒性和原药组相比均有所提高;大鼠体内研究发现纳米粒具有明显的长循环作用;纳米粒在脑组织中的蓄积量提高了2倍以上;药效学研究证明,无论是原药组还是纳米粒组,BCNU+BG纳米粒治疗组抗肿瘤活性最强,安全性最高。进一步地,构建了iRGD修饰的PLGA/CS。与未修饰的纳米粒相比,iRGD修饰的纳米粒的细胞毒性有所提高;肿瘤组织中,iRGD-PLGA/CS纳米粒和iRGD+PLGA/CS纳米粒中药物的蓄积量是原药组的6~7倍;药效学研究表明iRGD介导的PLGA/CS纳米粒具有最强的抗肿瘤活性。在本研究的资助下,我们深入探讨了iRGD对肿瘤细胞、新生血管内皮细胞以及促进纳米药物深入肿瘤实质的能力。基于前期研究的一种酸敏性纳米复合物,PEG-PAMAM-cis-aconityl-DOX(PPCD),制备了iRGD介导的PPCD纳米复合物递药系统。研究表明,与常规RGD介导的复合物相比,iRGD介导的复合物更有效地提高了肿瘤组织的渗透深度和药物蓄积量,具有最强肿瘤血管渗透能力以及在肿瘤实质分布更为广泛,抗肿瘤效果也证实具有最大的疗效。 本项目按照研究计划的总体设想和研究策略,基本上完成了总体研究目标,达到了预期研究成果。研究中的重要发现是通过两种纳米递药系统的详细研究,我们证实仅仅以物理混合的方式将iRGD与纳米递药系统联合给药,可获得与共价修饰组相同的靶向抗肿瘤效果,这一发现提示了一种更简单,更有希望应用于临床治疗的新策略。