双配体pH响应型载miR-200b纳米探针对甲状腺癌干细胞的超声/荧光显像及治疗研究

Tumor acidic microenvironment and the crucial role of thyroid cancer stem cells (TCSCs) are important characteristics of thyroid cancer. Nanoprobe can be develped to have dual capabilities for diagnosis and treatment. With the nano scale characteristic, it can pass through the capillary gap and directly attach to the tumor cells. Based on the hollow mesoporous silica nanoparticles (HMSNs), our study team has synthesized multiple nanoprobes that have characteristics of pH response, near infrared ray imaging, multimodality imaging and thermal therapy. And on this basis, with polyethylenimine-modified HMSNs as carrier we attempt to develop a novel pH response-type ultrasound/fluorescence bimodal nano-probe using materials such as CD133-mAb/ABCG2-mAb, indocyanine green, miR-200b, and CO2. The ultimate goal is to obtain ultrasound/fluorescence imaging for the TCSCs and a nucleic acid drug targeted therapy at the same time. We also research to find the effect of structure parameters of nano-probe (ie, hole size, wall thickness)on dual mode imaging of ultrasound and fluorescence and nucleic acid drug therapy. After the isolation and identification of TCSCs, we conduct performance testing of the nano-probe on a range of issues including pH responsive ability, target ability, biocompatibility, the imaging effect of ultrasound-fluorescence mode and nucleic acid drug effect, using both in vitro and in vitro methods. We also make further studies on the mechanism of ultrasound/fluorescence imaging and the nucleic acid drug therapy. The project will provide a new mode for the risk assessment and therapy of thyroid carcinoma.

甲状腺癌弱酸性微环境的形成和甲状腺癌干细胞（TCSCs）的决定作用是其重要特征。纳米探针可兼具诊断和治疗的双重功能，并可经肿瘤血管间隙直达肿瘤细胞。基于介孔SiO2纳米颗粒（HMSNs）项目组已成功合成多种纳米探针，具备pH响应性、多模态成像、热疗等特性。在此基础上，本研究提出以聚乙烯亚胺改性的HMSNs为载体，以CD133-mAb/ABCG2-mAb、 吲哚菁绿、miR-200b和CO2为原料构建一种双配体pH响应型纳米探针，使其兼具TCSCs超声/荧光显像和靶向治疗功能。并开展有关纳米探针的孔径、壁厚等结构参数对超声/荧光显像效果、核酸药物治疗效果影响的研究；分离和鉴定TCSCs后通过系列体内外实验检测纳米探针的pH响应性、靶向性、生物相容性、超声/荧光显像效果及抑瘤效果；并探讨纳米探针的分子成像机制和核酸药物治疗机制。本项目将为甲状腺癌的风险评估和治疗提出一种全新的模式。

肿瘤的精确诊断和高效治疗一直是肿瘤诊治中面对的一个难题。肿瘤特异性微环境的形成和肿瘤干细胞（TCSCs）的决定作用是其重要特征。近年来，随着生物纳米技术的发展，基于纳米技术的肿瘤微环境调控的精准高效诊疗概念已经得到越来越广泛的关注。该课题以甲状腺癌等临床常见恶性肿瘤为研究对象，围绕肿瘤的精准诊治开展了一系列研究工作，包括构建了载ICG和miR-200b的双配体脂质纳米囊泡，实现甲状腺癌光热基因治疗；设计一种粘度介导的空间限阈效应实现有机载体中荧光分子荧光成像性能的提升，其利用高粘度的固体薄荷醇的高粘度，分散有机荧光分子，使迁移位垒极大地增加，阻止其聚集引发的萃灭，从而可提高这些荧光分子在有机载体中的量子产率、光稳定性以及荧光寿命，使影响成像性能大大提升；构建了包裹声敏剂 (血卟啉单甲醚，HMME）和免疫佐剂（咪喹莫特，R837）的抗肿瘤复合纳米颗粒，在生物超声波激发下可产生单线态氧，在对原发肿瘤进行声动力治疗时，可激发释放肿瘤相关抗原，在免疫检查点抑制剂作用下，产生强烈的免疫反应，有效抑制原发瘤和转移瘤的生长；设计了一种由金纳米棒（GNRs）和热敏性水凝胶混合物组成的生物相容性复合水凝胶，其中GNRs可以增强水凝胶混合物的结构性能，并使凝胶收缩引起的内应力具有鲁棒性。水凝胶GNR特定条件下收缩引起的内应力变化可以达到有效封堵血管的目的，这种饥饿疗法可以有效抑制肿瘤生长，同时可以通过降低血管密度和血供，阻断肿瘤的迁移通道，抑制肿瘤的转移和复发。总之，本研究通过各种表征、测试手段评价基于纳米颗粒的载药体系在肿瘤富集效果以及增强诊疗效果和机制，为肿瘤诊治提供了一个新的发展方向，同时也为癌症的综合诊治提供新的思路。