集成靶向TICs胞内触发释放聚离子复合物胶束的构建及其机制研究

The aim of this project is to investigate the molecular mechanism of tumor imitating cell (TICs) induced apoptosis effect to resolve the problems associated with current TICs targeted drug delivery systems including the low efficiency of targeting and insufficient intracellular release of therapeutical agents. Poly (lactic acid) - disulfide linkage-polyethyleneimine (PLA-SS-PEI) block copolymer and mitochondria-targeted derivate triphenylphosphine-docetaxel (TPP-DTX) will be synthesized and used to construct the polyionic complex (PP/mPPTR), which is expected to have the capacity of targeting at hierarchical and efficient co-delivering TPP-DTX and micro RNA-31 (miR-31). The intracellular drug release behavior, the pathway of cellular uptake, the mechanism of endocytosis and intracellular trafficking of the PP/mPPTR will be studied comprehensively and systematically by applying the tools of pharmaceutics, cytobiology, molecular biology and oncology. The mechanism of our novel DDS to induce apoptosis in cancer cell will be investigated. The achievement of this project will promote the progress in the field of TICs targeted DDS.

本项目针对目前靶向肿瘤起始细胞（TICs）药物递送系统中靶向效率低与胞内释药不完全的现状和集成诱导TICs凋亡分子机制展开研究。设计并合成嵌段共聚物PLA-SS-PEI和具有线粒体靶向功能药物TPP-DTX构建同时包载基因药物miRNA-31和化疗药物多西紫杉醇衍生物的集成靶向聚离子复合物胶束PP/mPPTR。采用药剂学、细胞生物学、分子生物学、肿瘤学等手段揭示聚离子复合物胶束入胞途径、胞内转运、胞内释药机制及诱导TICs凋亡分子机制，为TICs靶向药物递送系统的研究奠定基础和提供参考。

随着对肿瘤的认知和研究的不断深入，异质性肿瘤细胞（tumor-initiating cells, TICs）被认为是导致肿瘤复发和转移的“元凶”。TICs具有很强的增殖能力，数量较少且大多在肿瘤内部，因此，寻找有效杀灭肿瘤启动细胞的方法成为目前肿瘤治疗研究中面临的重要科学问题。为解决这一问题，本项目以抗肿瘤药物靶向载体递送为切入点，针对TICs生长信号通路及调控TICs程序性凋亡，构建一种胞内触发释药集成靶向自组装聚离子复合物胶束系统。设计并合成具还原敏感性嵌段共聚物PLA-SS-PEI，具电荷反转功能的mPEG-b-PSD共聚物，及具线粒体靶向功能药物TPP-DTX（后文简称TD）。在此基础上，首次构建包载TD和miR-31的聚离子复合物用于靶向TICs药物递送；利用pH敏感诱导电荷反转功能与载药聚合物胶束的静电作用、解离行为及载体粒径大小对释放的影响，优化处方工艺（APSP/PP）；以肺癌A549及肺癌干细胞A549CD133+模型，开展APSP/PP诱导肿瘤肺癌干细胞凋亡的影响因素及作用机理研究；建立A549褐瘤小鼠模型，针对APSP/PP瘤内分布行为及诱导肿瘤细胞凋亡的分子机制等多角度研究其体内外相关性。研究结果表明，所构建的载体APSP/PP利用肿瘤微环境特殊生理特点可实现在TICs的聚集和摄取，其关键的作用机制为通过靶向和电荷反转、减少粒径使载体在肿瘤组织内TICs聚集；靶向定位于生长调节基因及线粒体；激活TICs促凋亡通路和相关凋亡蛋白、引发TICs程序化凋亡多重机制实现全面杀灭肿瘤干细胞的目的。.综上，通过本项目的研究，阐明了靶向TICs的聚离子复合物稳定性与触发释放药物结构调控机制及基因药物与化疗药物二者协同调控细胞凋亡及免疫响应的分子机制。本项目对难治性肿瘤的有效治疗提供了理论与实践基础，具有重要的学术意义和潜在的临床应用价值。