肿瘤微酸环境响应性海洋多糖纳米载体系统联合化疗和COX-2抑制剂抗乳腺癌的作用及机制研究

Metastasis and chemotherapy resistance are the leading causes of treatment failure in breast cancer patients. Studies have confirmed that COX-2 over-expression is closely related to breast cancer metastasis and chemotherapy resistance. Celecoxib, a specific inhibitor of COX-2, can significantly enhance the anticancer efficacy of chemotherapeutic agent doxorubicin and alleviate its toxicity. Besides that, celecoxib exhibits obvious inhibitory effects on angiogenesis and tumor metastasis. Propylene glycol alginate sodium sulfate (PSS), a natural polysaccharide possessing heparin-like effects, has strong activities on anti-platelet activation and aggregation. In this project, we will design an acidic tumor microenvironment-responsive nanocarrier system based on PSS for co-loading doxorubicin and celecoxib, thus hoping to realize their synergistic effects against breast cancer. Doxorubicin/celecoxib complexed nanocores are firstly prepared by using intermolecular hydrophobic and π-π interactions, and then PPS encapsulates these nanocores through conjugation with doxorubicin via a highly acid-labile benzoic-imine bond (response pH value about 6.8) to form polysaccharide shells. This nano-carrier system can targetedly deliver PSS, doxorubicin and celecoxib by the enhanced permeability and retention (EPR) effect, and realize their efficient accumulations in tumor microenvironment through the quick pH-response, thus exert synergic effects on metastasis, chemotherapy resistance and platelet over-activation of breast cancer.

转移与化疗抵抗是乳腺癌临床治疗失败的两个主要原因。研究证实COX-2的过表达与乳腺癌的转移和化疗抵抗密切相关。COX-2特异性抑制剂塞来昔布对化疗药物阿霉素具有增敏减毒的作用，且对肿瘤血管新生和转移具有明显的抑制效应。藻酸双酯钠（PSS）是具有类肝素作用的天然海洋多糖，其抑制血小板活化与聚集的疗效确切。本项目拟构建一种具有肿瘤微酸环境响应性的纳米载体系统用于共载上述三种治疗剂，以期实现对乳腺癌的联合治疗。首先阿霉素与塞来昔布通过疏水与π-π共轭相互作用复合形成纳米核，而后PSS通过pH-敏感化学键—苯甲醛缩胺键（响应pH值约为6.8）与阿霉素分子中的氨基偶联包裹纳米核，形成亲水多糖外壳。该纳米载药体系可通过EPR效应及其对肿瘤弱酸环境的快速响应，实现三种治疗剂在肿瘤病灶的有效蓄积，针对乳腺癌的复发转移、化疗抵抗以及肿瘤微环境中肿瘤相关血小板过度活化的特点，发挥协同抗癌作用。

乳腺癌是严重威胁女性身心健康的常见恶性肿瘤。在我国，乳腺癌的发病率呈逐年上升趋势，已位居女性癌症发病的首位，且发病年龄趋于年轻化。转移与化疗抵抗是导致乳腺癌临床治疗效果不理想的两大主要原因。研究发现，COX-2的过表达与乳腺癌的转移和化疗抵抗密切相关。COX-2特异性抑制剂塞来昔布对化疗药物阿霉素具有增敏减毒的作用，且对肿瘤血管新生和转移具有明显的抑制作用。藻酸双酯钠是具有类肝素作用的天然海洋多糖，其抑制血小板活化与聚集的作用明确。纳米载体技术为更好地发挥肿瘤联合治疗的协同作用提供了可能。纳米载体不仅可以实现多种抗肿瘤药物的共同负载，还可以通过被动与主动靶向作用增强药物在肿瘤部位的蓄积。本研究我们成功构建了具有肿瘤微酸环境响应性的纳米载体系统用于共载COX-2抑制剂塞来昔布、化疗药物阿霉素和海洋多糖藻酸双酯钠三种治疗剂，实现了对乳腺癌的联合治疗。在我们构建的纳米治疗体系中，阿霉素与塞来昔布复合形成纳米核，藻酸双酯钠通过pH敏感化学键—苯甲酰亚胺键与阿霉素分子中的氨基偶联包裹纳米核，形成亲水多糖外壳。本项目开展的一系列体内与体外实验数据显示，该纳米粒子生物安全性高、具有典型的“核-壳”结构且分布均匀，粒径适当，载药量高，稳定性好。该纳米粒子可通过EPR效应，实现三种治疗剂在肿瘤病灶的有效蓄积，对肿瘤弱酸环境的快速响应具有良好的pH响应性释放行为，能够显著抑制乳腺癌细胞的生长与转移，其作用机制涉及化疗增敏、血管新生抑制和血小板活化等多种机制。提示该纳米治疗体系可针对乳腺癌的复发转移、化疗抵抗以及肿瘤微环境中肿瘤相关血小板过度活化的特点，发挥协同抗癌作用。本项目为乳腺癌的临床综合治疗提供了方法参考和数据支持。