黄芩苷-纳米硒组合体系诱导肿瘤细胞凋亡研究

Combination drugs are one of the promising methods to treat cancer in the 21st century. Both baicalin, an active ingredient in a traditional Chinese herb, and selenium nanoparticles(SeNPs) have antiproliferative activities. The main mechanism is apoptosis. The objective of this project is to investigate the molecular mechanism of the baicalin-SeNPs combined system induced apoptotic cell death through p53 signaling pathway in human melanoma A375 cancer cells. Western blot will be applied to analyze the post-translational modification of p53, find the specific phosphorylated and acetylated amino acids, and identify the kinases by which to activate p53. The mitochondrial translocation of p53 will also be investigated by confocal immunoflurescence. Furthermore, siRNA technology will be utilized to investigate the effects of p53 gene silencing on caspase, Bcl-2, death receptor protein family and PARP. Finally, we will clarify the crosstalk among the p53 pathway, the mitochondria (the intrinsic) pathway and the death receptor (the extrinsic) pathway. The results will elucidate the mechanism of the baicalin-SeNPs combined system induced apoptosis, and provide theoretical basis for apoptosis inhibitors with high efficiency, low toxicity, and clear mechanisms. The results will also help develop novel combination drugs.

根据药物组合的新思路及初步研究结果，将均具有抗肿瘤能力的黄酮类中药活性成分黄芩苷与纳米硒组合，极大发挥两者诱导肿瘤细胞凋亡的能力，同时有效降低毒性。以A375黑色素瘤细胞作为模型，研究黄芩苷-纳米硒组合体系诱导细胞凋亡的分子机制，重点研究p53信号通路。主要利用western blot检测各种蛋白激酶及p53的表达水平，筛选特异性磷酸化和乙酰化氨基酸位点，检测胱解酶caspases及PARP的裂解，并用共聚焦免疫荧光技术观察p53的线粒体转位；应用siRNA技术研究p53基因沉默对caspase、Bcl-2及死亡受体家族蛋白、PARP等的影响，阐明线粒体介导的凋亡途径和死亡受体凋亡途径与p53信号通路的窜扰。本项目的研究结果可揭示黄芩苷-纳米硒组合体系诱导肿瘤细胞凋亡的作用机制，为寻找高效、低毒、作用机制明确的凋亡抑制剂，开发新型组合药物提供理论依据。

纳米硒具有显著的抗肿瘤活性，同时可以提高机体免疫力，且具有良好的生物相容性和较低毒性，价格低廉，制备简单，可作为传输药物的纳米载药体系，在众多的纳米材料中有其独特的潜力。本项目以纳米硒为载体，制备了三种不同类型的具有较高抗肿瘤活性的靶向纳米体系。首先，我们设计合成了以叶酸为靶向，负载中药单体黄芩苷的多功能靶向纳米硒粒子，该纳米粒子粒度均一，稳定性强，可以在肿瘤微环境下高效的释放药物；该纳米体系能高效专一地识别肿瘤细胞表面的受体，在网格蛋白和肌动蛋白介导的内吞作用下，经由溶酶体进入细胞，抑制HBxAg蛋白的表达量，使HBV转染的肝癌细胞HepG2215内活性氧紊乱，诱导细胞的凋亡，且明显降低了对正常细胞的毒性，并能够在一定程度上抑制肝癌细胞的迁移和侵袭。另外，我们制备了既具有pH响应性又具有靶向性的双功能纳米载体，利用壳聚糖和聚N-异丙基丙烯酰胺的交联反应, 并通过聚乙二醇和uPA靶向的修饰，合成了生物相容性良好，具有pH响应的靶向纳米载药体系，并将两种脂溶性的抗肿瘤金属配合物成功负载进纳米体系内；该体系可以识别耐药乳腺癌细胞表面的受体，在肿瘤微环境下粒径变大，精确的控制药物在肿瘤部位的释放，从而高效地逆转肿瘤的多药耐药性。第三种体系，以纳米硒为载体，负载化疗药物阿霉素和近红外光热转换材料吲哚菁绿，并通过双靶向修饰（PG-6和RC-12），合成了兼具化疗和热疗的多功能靶向纳米硒体系；在近红外激光照射下，具有良好的光热转换效应，整个体系温度急剧升高，原本紧实的纳米体系变形，释放出阿霉素，化疗协同热疗使得HepG2细胞内的活性氧含量急剧升高，高效促进肿瘤细胞的死亡，从而达到良好的抗肿瘤效果。本研究为开发安全、高效、靶向纳米硒药物，以及利用中药修饰和功能化纳米材料提供了有意义的理论依据。