放射性碘标记BmK CT对脑胶质瘤侵袭性的影响、治疗作用以及机制研究

BmK CT and Chlorotoxin are gliomas chloride ion channels blocker and specifically able to inhibit gliomas cell from metastasis and invasion. 131I-labeled BmK CT can not only reveal bionomics in vivo, but also achieving "targeted nuclide therapy". We labeled BmK CT with I-131 for the first time. The ability of 131I-BmK CT to inhibit C6 glioma cell growth was superior to that of BmK CT. In vivo, subcutaneous tumor in glioma-bearing rats could uptake 131I-BmK CT with high tumor to non-tumor (background) and inhibition ratio. Being unable to through the blood-brain barrier, intracranial gliomas in rats almost could not uptake 131I-BmK CT. But treatment effects of intra-tumor injection in rats with intracranial glioma were good. And the intracranial gliomas in rats could uptake 131I-BmK CT after using mannitol usp. On the basis of these results, we will investigate the influences of BmK CT and 125I-BmK CT on the invasion capability of human U251 glioma cells. Expression of invasion-relevant proteins (eg, MMP-2, TIMP-2, MMP9, β1 integrin and FAK) will be explored. Prediction of BmK CT or labeled BmK CT-MMP-2 catalytic domain complex will be performed using ZDOCK to show the structural mechanism of specific binding in the inhibition of glioma cell migration. In addition, we will investigate the ability of BmK CT and 131I-BmK CT on the inhibition of tumor metastasis in vivo. After radiothrapy, the uptake of 131I-BmK CT in the intracranial gliomas in rats will be tested. Our study will provide a new method for the non-invasive imaging and targeted nuclide therapy.

蝎氯毒素可抑制胶质瘤氯通道，抑制脑胶质瘤细胞迁移与侵袭，I-131标记后可显示其体内的生物学特性，进行靶向性放射性核素治疗。本课题组首次合成了I-131标记蝎氯毒素BmKCT，能抑制C6胶质瘤细胞生长，大鼠皮下胶质瘤能摄取131I-BmKCT，具有较高靶本比和抑瘤率，使用甘露醇后，大鼠颅内胶质瘤能摄取标记物，BmKCT、125I-BmKCT能抑制C6侵袭能力，可显著抑制C6分泌合成MMP-2。本课题拟在这些原创性研究基础上，进一步探究BmKCT和125I-BmKCT对人恶性胶质瘤U251细胞侵袭能力的影响，对MMP-2和TIMP-2等侵袭性相关蛋白的合成分泌的影响，通过研究和MMP-2蛋白的对接情况，为特异性结合提供直接证据。构建大鼠胶质瘤转移模型，探究其对转移的抑制作用。研究颅内脑胶质瘤大鼠进行放射治疗后，对131I-BmKCT的摄取程度，旨在为脑胶质瘤的无创显像、靶向性治疗提供新手段。

本项目评价了BmK CT和131I-BmK CT在抗胶质瘤侵袭性能力和相关机制研究，发现BmK CT不直接影响胶质瘤的生长，但能降低胶质瘤细胞分泌MMP-2和MMP-9的活性和表达量，从而抑制胶质瘤的侵袭；同时BmK CT能够上调TIMP-2的表达，进一步抑制MMP-2和MMP-9蛋白表达，而131I-BmK CT不仅具有抗侵袭能力，还能利用131I核素诱导胶质瘤细胞发生凋亡。其后，本项目选择N端酪氨酸修饰的BmK CT，研究了131I-BmK CT 显示和治疗皮下胶质瘤的可行性。研究结果显示131I-BmK CT能够抑制胶质瘤细胞的增殖，长时间显著聚集在胶质瘤组织，实现SPECT显像和放射性核素治疗，而对其它主要脏器不产生明显的毒副作用。因此，131I-BmK CT有潜力成为一种靶向显示和治疗胶质瘤的新方法。最后，为了进一步增加131I-BmK CT在肿瘤中的摄取和滞留时间，增加治疗效果，本项目利用纳米技术和表面修饰化学，以第五代树状大分子为载体，表面修饰BmK CT和标记131I后，制备了靶向胶质瘤纳米材料；体内和离体SPECT显像均表明该纳米探针能够在肿瘤组织中浓聚，具有较好的胶质瘤靶向性和较长时间的肿瘤组织滞留；体内胶质瘤治疗实验证实，该种纳米探针能够明显抑制胶质瘤的生长，提高生存率，并且没有明显的毒副作用；免疫组化实验进一步证实，该种纳米探针能够明显诱发肿瘤细胞的凋亡，而对正常细胞没有损伤，表明PAMAM-BmK CT有潜力作为靶向胶质瘤纳米平台，用于胶质瘤的显像和治疗研究。本项目研究结果将为开发其他生物毒素类小分子多肽用于脑肿瘤显像和治疗提供参考，有助于推动脑胶质瘤靶向治疗的发展。受本项目支持的研究成果在Nanomedicine和Current Topics in Medicinal Chemistry等期刊发表。