靶向腫瘤的還原敏感聚合物-美登素納米前藥.pdf

1、惡性腫瘤已經(jīng)成為人類健康的首要威脅，其發(fā)病率和死亡率正呈逐年上升的趨勢。目前惡性腫瘤的治療方法主要包括手術切除、輻射治療和化學藥物治療等。這些治療手段在治療過程中常常會對人體造成不可逆轉的損害，產(chǎn)生嚴重的毒副作用，極大降低了患者的生活質量。為此，尋求一種高效、安全的腫瘤治療方式就顯得刻不容緩、勢在必行。聚合物前藥能夠顯著提高藥物的水溶性、增強藥物在循環(huán)過程中的穩(wěn)定性、改善藥物藥代動力學行為以及提高藥物生物利用度，已發(fā)展為一種被科學家們廣

2、泛認可的能夠有效用于腫瘤治療的納米藥物。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)有10多種聚合物前藥進入到了不同階段的臨床試驗研究中，如聚谷氨酸衍生化的紫杉醇前藥（Xyotax，Opaxio）以及聚甲基丙烯酸羥丙酯衍生化的阿霉素前藥（PK1，PK2）等。然而大部分進入臨床試驗的聚合物前藥的治療效果仍不盡人意，其中有諸多原因，如在腫瘤部位富集水平低，藥物在病灶處不能有效釋放等。美登素（DM1）是一種高效的微管蛋白抑制劑，它對多種惡性腫瘤細胞均具有很強的殺傷

3、能力，細胞毒性達到臨床上廣泛應用的抗腫瘤藥物如阿霉素，紫杉醇，喜樹堿等的100-1000倍。利用其劇毒性，科研工作者們設計和制備了多種抗體美登素偶聯(lián)物（AMC）用于高效靶向腫瘤治療研究，其中曲妥珠單抗-美登素偶聯(lián)物（T-DM1）已被美國食品與藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準用于晚期轉移性乳腺癌的治療。然而，這些抗體藥物偶聯(lián)物也存在一些挑戰(zhàn)，如無法大規(guī)模生產(chǎn)、費用高、藥物載藥量低（少于2 wt.％）以及可能會產(chǎn)生免疫反應等。論文第一章對聚合物

4、前藥的研究現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)做了簡要概述，并跟蹤了多功能聚合物前藥納米粒子以及多種藥物聯(lián)合治療的最新進展。
　　為解決上述存在的問題，本論文設計和制備了兩種具有腫瘤主動靶向和還原響應的多功能美登素聚合物前藥用于惡性腫瘤的高效靶向治療。眾所周知，細胞質中的谷胱甘肽（GSH）濃度達到2-10 mM，遠遠高于在體液和細胞外基質中的濃度（2-20μM），且在腫瘤組織中GSH的濃度比正常組織中至少高4倍。第二章我們設計和制備了還原響應的透明質酸衍生

5、化的美登素前藥（HA-SS-DM1），并研究其對CD44受體過量表達的MCF-7乳腺癌腫瘤的靶向治療效果。透明質酸是一種具有優(yōu)異生物相容性和生物可降解性的天然多糖，對CD44受體過量表達的惡性腫瘤細胞具有很好的主動靶向能力。DM1通過可還原斷裂的二硫鍵與透明質酸主鏈相連，載藥量高達20 wt.%。HA-SS-DM1在正常生理環(huán)境下非常穩(wěn)定，而在10 mM GSH還原環(huán)境下DM1快速釋放，2小時即有超過60%被釋放出來。體外細胞毒性實驗，

6、共聚焦激光和流式細胞實驗表明HA-SS-DM1具有很強的細胞殺傷能力（IC50:0.13μg DM1 equiv./mL）和靶向MCF-7細胞的水平。HA-SS-DM1在老鼠體內(nèi)具有較長的血液循環(huán)時間（T1/2β為2.12 h），經(jīng)尾靜脈注射24小時后在腫瘤部位的富集量高達8.17%ID/g，且其最大耐受劑量（MTD）為4 mg DM1 equiv./kg，相比自由DM1（MTD為1 mg/kg）提高了4倍。該聚合物前藥能顯著抑制MCF

7、-7腫瘤的生長，HA-SS-DM1的給藥劑量為0.8 mg DM1 equiv./kg時，腫瘤生長抑制率達到了88%。HA-SS-DM1納米藥物合成簡單、細胞內(nèi)藥物釋放快、可主動靶向到CD44受體，具有一定的臨床應用前景。
　　聚合物前藥膠束不僅具有大分子藥物的特點，而且其膠束結構可以將藥物分子“保護”在疏水核中以提高其穩(wěn)定性并減少泄漏。第三章我們設計和制備了cRGD多肽靶向的美登素聚合物前藥膠束（cRGD-MMP），它是由兩親性

8、聚合物前藥聚乙二醇-聚（三亞甲基碳酸酯-接枝-硫硫-美登素）（PEG-P(TMC-g-SSDM1)）和相應cRGD多肽修飾的聚合物前藥cRGD-PEG-P(TMC-g-SSDM1)自組裝得到。cRGD-MMP粒徑小而均勻（~40 nm），穩(wěn)定性好，且藥物載藥量高達40 wt.%，對αvβ3整合蛋白受體過量表達的B16F10黑色素瘤細胞具有很強的細胞毒性（IC50:0.16μg DM1 equiv./mL）和靶向能力?；铙w研究表明，cRG

9、D-MMP在老鼠體內(nèi)的消除半衰期為5.25 h，最大耐受劑量（MTD）接近6 mg DM1 equiv./kg，是自由DM1（1 mg/kg）的6倍。cRGD-MMP在B16F10黑色素瘤模型中的抗腫瘤治療結果顯示cRGD-MMP具有很強的抗腫瘤活性（腫瘤生長抑制率高達97.5%），能有效延長荷瘤老鼠的存活時間（平均存活時間達到37天），且在治療期間老鼠體重沒有發(fā)生明顯變化。cRGD-MMP美登素前藥膠束具有很高的載藥量、很好的膠束穩(wěn)定

10、性、高細胞攝取能力以及快速的細胞內(nèi)藥物釋放行為，有望取代抗體藥物偶聯(lián)物用于惡性腫瘤的高效治療。
　　MDA-MB-231腫瘤細胞表面同樣過量表達αvβ3整合蛋白受體，第四章我們采用cRGD-MMP研究對MDA-MB-231乳腺癌腫瘤模型的靶向治療效果。體外細胞實驗結果顯示與沒有靶向的前藥膠束（MMP）相比，cRGD-MMP對MDA-MB-231腫瘤細胞具有更強的靶向內(nèi)吞能力和抗腫瘤活性（IC50:0.13μg DM1 equiv.

11、/mL）。cRGD-MMP經(jīng)過尾靜脈注射12小時后在腫瘤部位的富集量高達8.09%ID/g，體內(nèi)抗腫瘤實驗結果顯示cRGD-MMP能很好地抑制MDA-MB-231腫瘤的生長（抑制率高達87.6%），而且在治療過程中對荷瘤老鼠無毒副作用。本章進一步驗證了cRGD-MMP用于靶向治療αvβ3整合蛋白受體過量表達的惡性腫瘤的普適性和優(yōu)異性。
　　將兩種或多種藥物聯(lián)合治療能夠有效延緩腫瘤細胞的變異，克服多藥耐藥性，降低藥物的毒副作用和優(yōu)化

12、藥物治療效果。第五章我們設計和制備了包載有多西紫杉醇的cRGD-MMP前藥膠束（DTX-cRGD-MMP），研究了它對B16F10黑色素瘤模型的抗腫瘤效果。DTX-cRGD-MMP中 DM1和 DTX的載藥量依次為21.9 wt.%和12.5 wt.%，膠束粒徑為49 nm且分布均勻。HPLC測試結果顯示DTX-cRGD-MMP中DM1和DTX兩種藥物的體外釋放行為相似，兩種藥物聯(lián)用能顯著增強對B16F10腫瘤細胞的細胞毒性和細胞凋亡率

13、，具有明顯的協(xié)同效應?；铙w研究顯示DTX-cRGD-MMP中DTX和DM1藥物的消除半衰期均提高至4.3小時，6小時在腫瘤部位的富集量為8.18%ID/g，而沒有靶向的前藥膠束富集量僅為3.13%ID/g。體內(nèi)抗腫瘤治療結果顯示DTX-cRGD-MMP具有明顯的協(xié)同抗腫瘤活性，治療階段幾乎能夠完全抑制腫瘤的生長，并能有效地延長荷瘤老鼠的存活時間，同時在治療期間老鼠的體重沒有發(fā)生明顯變化。綜上，DTX-cRGD-MMP靶向前藥膠束由于能將