多功能納米復(fù)合材料負載MDR-siRNA逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞多藥耐藥性及多金屬氧酸鹽抑制Aβ聚集的研究.pdf

1、腫瘤細胞多藥耐藥性（multidrug resistance，MDR）是惡性腫瘤化療過程中面臨的最常見、最棘手的問題之一，嚴重危害腫瘤患者的生命。腫瘤細胞一旦產(chǎn)生耐藥性，往往導(dǎo)致多種化療藥物的治療效果不佳，造成癌癥復(fù)發(fā)以及惡化。大量研究表明，腫瘤多藥耐藥的產(chǎn)生是由多種基因、多種生命過程聯(lián)合參與調(diào)控的復(fù)雜過程，目前已知的耐藥機制非常多樣且復(fù)雜。因此，逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥性是當今癌癥治療的一大熱點，如何提高腫瘤細胞對化學(xué)治療藥物的敏感性以及克服腫瘤

2、多藥耐藥性，是生物化學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)亟待解決的重要問題。
　　小干擾RNA（siRNA）可以特異性的抑制某些基因的表達，在靶向基因治療領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。但是，隨著研究的深入，RNA干擾技術(shù)在臨床應(yīng)用中依然存在許多亟待克服的障礙，主要包括體內(nèi) siRNA傳送體系、生化穩(wěn)定性、siRNA的脫靶效應(yīng)、免疫刺激和毒性等。其中，如何將siRNA高效、安全的傳送到靶向部位更是直接關(guān)系到治療的成敗。為此，人們廣泛研究了各類傳送siRNA和化學(xué)

3、藥物的載藥體系，如陽離子聚合物PEI、殼聚糖、多肽以及各類無機納米粒子，并應(yīng)用于逆轉(zhuǎn)癌細胞耐藥性等治療的新難題。這些新型的載藥體系都表現(xiàn)出了很好的基因沉默效率，有的還取得令人振奮的抗腫瘤治療效果。
　　阿爾茨海默?。ˋD），即老年癡呆癥，是一種以記憶和認知功能障礙為主要特征的進行性神經(jīng)變性疾病，目前大多數(shù)學(xué)者都認為大腦中Aβ的代謝異常引起Aβ聚合沉積從而形成β淀粉樣蛋白斑在AD的發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用。因此有效的防止或減少Aβ在腦內(nèi)

4、的聚集，是治療AD的重要策略之一。
　　基于上述的研究背景，本論文中設(shè)計合成了一系列功能化納米材料，系統(tǒng)研究了它們作為siRNA基因載體及聯(lián)合治療克服腫瘤細胞多藥耐藥性的能力，旨在尋找潛在的克服腫瘤細胞多藥耐藥性的siRNA核酸藥物。全文共分為四個章節(jié)。
　　第一章：緒論，簡要介紹了治療癌癥過程中MDR的發(fā)生機制以及當前克服 MDR的兩種主要方法，同時闡述了當下siRNA核酸藥物治療惡性腫瘤中面臨的挑戰(zhàn)。最后重點介紹了納米材

5、料作為 siRNA載體聯(lián)合化學(xué)藥物療法在克服腫瘤細胞多藥耐藥性上的應(yīng)用與進展及本課題的選題目的和意義。
　　第二章：我們采用手性氨基酸（L/D-Arg）修飾的納米硒，結(jié)合雙核釕配合物構(gòu)建了兩種新型的手性siRNA載體（Ru@L-SeNPs、Ru@D-SeNPs），研究其負載靶向MDR-1基因的siRNA來逆轉(zhuǎn)耐順鉑細胞A549R多藥耐藥性的性能。我們首先研究了三種載藥體系在A549和A549R細胞中的基因沉默效率、細胞毒性以及相關(guān)

6、的凋亡機理。其次，我們通過腫瘤細胞異種移植裸鼠模型進一步研究了Ru@L-SeNPs-siRNA的體內(nèi)抗腫瘤效應(yīng)，并通過體內(nèi)熒光成像對載藥體系進行實時追蹤，研究藥物的靶向性以及在或體內(nèi)的分布。結(jié)果表明，Ru@L-SeNPs-siRNA能協(xié)同運輸化療藥物和基因藥物，顯著下調(diào) P-糖蛋白的表達，增強胞內(nèi)藥物的聚集，從而增加胞內(nèi)釕配合物的療效，并通過激活p53、MAPKs和PI3K/Akt信號通路誘導(dǎo)A549R細胞的凋亡。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，Ru@L

7、-SeNPs-siRNA傳送體系能夠顯著增強荷瘤小鼠的抗腫瘤效應(yīng)，并對正常器官無明顯損傷。
　　第三章：我們設(shè)計合成了納米硒/納米釕功能化的金屬有機骨架化合物（Se@MIL-101和Ru@MIL-101），利用 MIL-101孔道的可修飾性和大的比表面積構(gòu)建了兩種新型納米siRNA載體，研究其同時負載靶向MDR-1基因的P-siRNA和靶向VEGF的V-siRNA，來逆轉(zhuǎn)耐紫杉醇細胞MCF-7/T多藥耐藥性的性能。首先，我們評估了

8、兩種載藥體系在MCF-7和MCF-7/T細胞中的基因沉默效率、細胞毒性以及相關(guān)的凋亡機理。其次，我們著重研究了納米粒子對腫瘤細胞骨架微管蛋白的影響。最后，我們通過腫瘤細胞異種移植裸鼠模型進一步研究了Se@MIL-101-(P+V)siRNA的體內(nèi)抗腫瘤效應(yīng)。結(jié)果表明，Se@MIL-101-(P+V)siRNA或Ru@MIL-101-(P+V)siRNA不僅表現(xiàn)出高效的基因沉默效應(yīng)，能夠下調(diào)P-gp和VEGF的表達，還能夠通過改變Bcl-

9、2/Bax的表達、激活caspase-3及調(diào)控 PI3K/AKT/mTOR和MAPK/ERK途徑誘導(dǎo)細胞凋亡。并且 Se@MIL-101和Ru@MIL-101可以顯著影響細胞內(nèi)微管蛋白的穩(wěn)態(tài)，擾亂正常有絲分裂紡錘體的形成，能夠阻滯細胞周期于G1期從而抑制細胞增殖。
　　第四章：本章設(shè)計合成了一種摻雜釩的多鉬氧酸鹽。進一步在分子水平上改變多鉬氧酸鹽納米晶的形貌和結(jié)構(gòu)特性，探究總結(jié) Mo-POMs與 Aβ聚集之間的科學(xué)關(guān)系。我們采用具

10、有靶向腦部Aβ能力的多肽對Mo-POMs進行修飾，合成了一個新型的多肽-多金屬氧酸鹽納米復(fù)合物Peptide@Mo-POM。結(jié)果表明，Peptide@Mo-POM能夠有效抑制 Aβ40自身的聚集和Zn2+誘導(dǎo)的纖維化。同時，對于已經(jīng)形成的Aβ纖維還表現(xiàn)出了良好的降解能力。在體外細胞實驗研究中發(fā)現(xiàn)，Peptide@Mo-POM能有效增加 PC12細胞的活性，對細胞起到保護作用，并且能有效降低 Aβ40纖維對 PC12凋亡誘導(dǎo)能力，降低活性