磁性碳纳米管—吉西他滨通过线粒体-Caspase通路靶向治疗膀胱癌的分子机制

We previously reported that the functional magnetic carbon nanotubes(fmCNTs) can effectively increase the effect of anticancer drugs and induce structure-dependent mitochondrial dysfunction,so the mitochondrial caspase-dependent signaling pathway may paly an important role in the process. Our study first presented functional magnetic nanotubes-gemcitabin complexes (fmCNTs) targeted therapy in bladder transitional cell carcinoma(TCC) and studied the mechanism of fmCNTs enhancing the apoptosis-inducing effect of gemcitabin through the mitochondrial caspase-dependent signaling pathway.①In vitro experiment,we will detect the expression of ROS,HIF1α,Caspase3,Bax,Bcl-2 involved in the mitochondrial caspase-dependent signaling pathway;②The animal model of bladder TCC in situ will be established,then the experim ,ent of fmCNTs-GEM inintravesical magnetic targeted therapy be performed,so as to study the enhancing effect of fmCNTs-GEM and the expression of mitochondrial apoptosis-related gene; ③Local injection of fmCNTs-GEM will be performed in mouse xenograft bladder TCC model.The effece of magne tic targeted therapy of fmCNTs-GEM will be studied in order to further explore the mechanism of enhancing apoptosis via the mitochondrial caspase-dependent signaling pathway.In general,our study provides a reliable basic research for the targeted therapy of bladder TCC by fmCNTs-GEM.

前期研究发现，功能化磁性碳纳米管(fmCNTs)可有效增加抗肿瘤药物作用，并可使线粒体结构异常，所以线粒体-Caspase通路可能发挥重要作用。本研究首次提出功能化磁性碳纳米管—吉西他滨复合物(fmCNTs-GEM)磁性靶向治疗膀胱移行细胞癌（TCC）,并且研究fmCNTs通过线粒体-Caspase通路增强GEM诱导凋亡的机制：①体外实验检测线粒体-Caspase通路中ROS、HIF1α、Caspase3，Bax，Bcl-2等表达量的改变；②建立原位膀胱TCC动物模型，进行磁性靶向膀胱灌注，评估疗效以及线粒体凋亡相关基因的表达；③在小鼠移植瘤模型中局部注射fmCNTs-GEM，研究对TCC移植瘤的磁性靶向治疗作用及机制，进一步阐明fmCNTs-GEM通过线粒体-Caspase通路靶向防治膀胱TCC的分子机制。本研究对fmCNTs-GEM在膀胱TCC靶向治疗将提供可靠的研究基础。

膀胱癌是人类泌尿生殖系统中最为常见的恶性肿瘤之一，其中非肌层浸润性膀胱癌约占膀胱肿瘤的80%，虽然经尿道膀胱肿瘤切除术是治疗NMIBC的金标准，但术后5年复发率在50~70%，因此，对NMIBC患者术后辅以膀胱灌注治疗以预防肿瘤复发。常规膀胱灌注的缺点是无靶向性，无缓释性，所以病人灌注时间长，副作用相对多。本研究为了使药物更好地发挥作用，以WCNTs作为载体，混酸处理使其活化为WCNTs-COOH，明显降低WCNTs的生物学毒性并提高其在溶液中的分散性；活化的WCNTs-COOH表面负载Fe3O4，最终生成功能化的磁性Fe3O4-WCNTs可在磁场作用下有效地吸附在膀胱壁上，延长所携带药物在膀胱内的滞留时间；Fe3O4-WCNTs结合化疗药物GEM后，成为一种新型的Fe3O4-WCNTs-GEM复合物。.本研究组对构建的Fe3O4-WCNTs进行了形貌、理化性质以及其毒性的表征和检测，评估其膀胱内应用的可行性。用HPLC方法，检测了GEM在Fe3O4-WCNTs表面的负载率以及Fe3O4-WCNTs-GEM复合物对GEM的释放率。在体外用CCK-8方法检测Fe3O4-WCNTs-GEM对膀胱癌细胞的杀伤作用；构建大鼠膀胱肿瘤动物模型，并分组进行药物膀胱灌注，通过检测肿瘤数目和体积，以及相关指标评估Fe3O4-WCNTs-GEM的抗肿瘤效应。并且用免疫组织化学的方法，验证了Caspase凋亡通路相关指标的表达变化情况，验证Fe3O4-WCNTs-GEM通过线粒体-Caspase通路诱导肿瘤细胞凋亡。.本研究成功制备了无毒的磁性Fe3O4-WCNTs，并成功装载GEM，制成Fe3O4-WCNTs-GEM复合物。该复合物在外加磁场的环境中，会因磁牵引力紧紧贴附于侧壁，增加滞留能力，并且具有潜在的磁靶向性。Fe3O4-WCNTs-GEM 在体外释放实验中可以缓释GEM长达72h，且降低突释浓度，延长GEM抗肿瘤作用时间。因滞留能力增强，且GEM 缓释长达72h，与传统GEM灌注相比，Fe3O4-WCNTs-GEM在体外具有更强的抗膀胱肿瘤细胞活性，且诱导更多的膀胱肿瘤细胞发生凋亡。与传统单纯GEM溶液灌注相比，Fe3O4-WCNTs-GEM灌注治疗后，Wistar大鼠膀胱肿瘤生长受抑制更加显著，且肿瘤细胞内凋亡活性更强。提示Fe3O4-WCNTs-GEM抗肿瘤疗效显著优于传