多功能磁-介孔二氧化硅纳米复合载体系统抗肝癌复发及机制研究

Based on the theory that the activation of " phoenix rising" pathway is the key factor of tumor recurrence after chemotherapy and radiation therapy, the study first advances a new strategy that the combination of cytotoxic chemotherapy drug and phospholipase A2 inhibitor Berberine could inhibit the tumor repopulation by blocking the " phoenix rising" pathway following tumor cell apoptosis. Herein, we prepared a novel multifunctional magnetic-mesoporous silica nano-composite carrier with co-delivery of the classic cytotoxic drug Doxorubicin (Dox) and Berberine, tumor-targeted modification with hyaluronic acid and coupling fluorescence probe quantum dot (QD), which aims to achieve the synergistic effects either in time or in space for the treatment of tumor growth and recurrence, and to real-time monitor the delivery process of drug in cell or tissue and anticancer effect through multi-mode imaging with QD fluorescence and magnetic resonance. The project form an intact study system from the design and synthesis of nonmaterial, to structure a novel co-delivery nano-composite carrier, to the investigation on the inhibitory effect of liver cancer in vitro and in vivo, to visual tumor therapy and bio-safety evaluation, which stimulate science branches interaction and integration. Moreover, the project addresses and develops the new strategy for that combination of chemotherapy drugs and PLA2 inhibitor inhibiting tumor recurrence through blocking "phoenix rising" pathway and implement a novel method assembling targeted therapy, visual monitoring and prophylaxis of tumor recurrence.

基于"凤凰涅槃"信号通路是放疗或化疗后肿瘤复发的关键，本项目首次提出"将细胞毒性抗肿瘤化疗药物和磷脂酶A2抑制剂黄连素联合应用，在治疗肝癌同时阻断"凤凰涅槃"信号通路，抑制肝癌复发"的新策略。通过智能分子设计、纳米特性控制、靶向分子修饰等手段，构筑共载阿霉素和黄连素的磁-介孔二氧化硅纳米载体，并进行透明质酸肝癌靶向和荧光分子探针量子点修饰。实现两种药物在时-空水平上的协同治疗，同时利用荧光和核磁双模式成像，完成对药物输送过程和治疗效果的实时监测。本项目形成"从功能性纳米材料设计合成、新型纳米药物输送体系构建、体内外抑制肝癌复发及机制研究到可视化治疗与生物安全性评价"的完整研究技术链，促进多学科交叉与集成，建立和发展基于阻断"凤凰涅槃"信号通路联合用药的新策略，实现肝癌靶向治疗、可视化监测及复发防治"多位一体"的功能，为临床肿瘤复发的防治及提高化疗药物抗肿瘤疗效开拓新途径和新理论。

肝癌的治疗效果不佳化疗和放疗后的肝癌高复发和转移成为了患者死亡的主要原因。因此，本项目组开发出Janus型磁性介孔二氧化硅纳米粒子，通过EDC/NHS反应在其表面修饰靶向基团HA与成像基元QD，共载了化疗药物Dox与复发抑制剂Ber，最终制备得到尺寸均一，光学性能良好，具有pH响应释药特性的Janus型纳米复合载体（Fe3O4-MSN/Dox+Ber@HA-QD）。细胞试验的结果表明，该纳米复合载体在保留了较强的抗肿瘤活性的同时具有更好的生物安全性，其原因主要是表面修饰的HA使载体能够选择性地进入肝癌细胞。动物实验的研究结果同样表明，Fe3O4-MSN/Dox+Ber@HA-QD具有与Dox和Ber联用时相近的抗肿瘤活性，且显著提升了安全性。此外，纳米复合载体能显著增强小鼠肿瘤部位的核磁共振信号，且其表面连接的近红外量子点可以进行荧光成像，使得在体内示踪载体的运输和治疗效果成为可能。进而我们对载体抑制化疗诱导的肝癌复发效果进行了研究，结果表明Fe3O4-MSN/Dox+Ber@HA-QD对Dox诱导的肝癌复发具有更好的抑制效果，其机制主要为Ber可以通过抑制由Dox激活Caspase-3引起的iPLA2和COX-2上调，最终减少PGE2的生成，即通过影响“凤凰涅磐”信号通路，抑制化疗药物引起的肝癌复发。综上所述，纳米复合载体具有良好的生物安全性，体内成像能力，抗肿瘤活性和抗化疗诱导的肝癌复发作用。其抗复发作用的主要机制为Ber可以通过抑制iPLA2和COX-2的上调，减少PGE2生成，抑制化疗药物引起的肝癌复发，提示以该纳米载体担载Dox与Ber杀伤肝癌细胞的同时抑制复发相关通路，可作为肝癌临床治疗的新思路和新材料。