ATP/pH双级响应多孔微球用于耐药肺癌的化药/基因联合治疗研究

In the process of lung cancer chemotherapy, the long-term use of drugs often causes multidrug resistance. We designed a strategy for the treatment of lung cancer with high concentration of lung cancer, controllable drug release rate, ATP response in tumor cells and synergistic combination of drug and gene. Firstly, the doxorubicin loaded ATP aptamer (DOX-Duplex) was constructed; Secondly, the cationic polymer PEI was used as the carrier to assemble the DOX-Duplex and the drug resistance protein inhibitor miR-519c, constructing the DOX-Duplex/PEI/miR-519c; Finally, the porous DOX-Duplex/PEI/miR-519c microspheres were prepared using PCADK and PLGA as matrix. The basic properties of porous microspheres were characterized. The ability and mechanism of inhibiting tumor proliferation and reducing drug efflux were studied in vitro and in vivo. Then, the pharmacokinetics, pharmacokinetics, drug distribution and toxicology in rats were studied. We hope that this work will provide a new strategy for the research and clinical application of drug resistant lung cancer treatment.

在肺癌化疗过程中，药物的长期使用经常造成多药耐药现象，我们设计了一种肺癌部位富集、药物释放速度可控、肿瘤细胞内ATP响应、化药/基因双组分协同的耐药肺癌治疗策略。首先进行载阿霉素的ATP核酸适配体（DOX-Duplex）的构建；其次以阳离子聚合物PEI为载体，将DOX-Duplex与耐药蛋白抑制剂miR-519c进行共组装，形成双组分协同的化药/基因共载纳米复合物（DOX-Duplex/PEI/miR-519c）；最后以酸敏感性高分子材料PCADK与PLGA为基质，制备装载DOX-Duplex/PEI/miR-519c纳米复合物的可吸入式多孔微球。我们对多孔微球的基本性质进行表征，在细胞水平和动物水平上研究其抑制肿瘤增殖、降低药物外排的效果及作用机制，并进行大鼠体内药动学、药代学、药物分布和毒理学研究。我们希望通过这项工作为耐药肺癌治疗的研究与临床应用提供新的策略。

在本项目支持下，我们成功制备了可吸入的负载阿霉素的多孔PCADK/PLGA复合基质微球，并选择PCADK/PLGA 2/8作为最佳的复合基质比例。微球球形形态均匀，多孔明显，空气动力学直径良好。PCADK/PLGA微球对Dox的总释放量优于PLGA微球组，导致多孔PCADK/PLGA微球比多孔PLGA微球在细胞水平具有更强的抗增殖作用。最后，建立BALB/c小鼠肺癌模型，PCADK/PLGA微球的抗癌作用明显强于PLGA微球。因此，使用这种混合聚合物材料作为微球基质，可能是一种有前途的吸入给药肺癌治疗策略。我们还研发了一种基于外泌体的抗生素递送平台，为外泌体雾化用于肺部细菌感染治疗奠定基础。我们首先从小鼠RAW264.7巨噬细胞中获取外泌体，并制备抗生素利奈唑胺纳米制剂。利奈唑胺外泌体相比游离利奈唑胺在体外和体内对MRSA细胞内感染更有效，同时我们的数据也显示在巨噬细胞中没有产生细胞毒性。因此我们初步得到外泌体是一种有效、经济、安全的胞内抗生素递送载体。为更加高效根除细胞内MRSA感染，我们使用糖基化外泌体作为药物载体，优先被巨噬细胞吞噬，将溶葡萄球菌素和万古霉素传递给细胞内病原体，两种药物的联合使用可以根除细胞内的MRSA。经静脉注射后，外泌体在小鼠肝脏和脾脏(胞内MRSA的靶器官)迅速积累。因此，糖基化外泌体载抗生素给药平台是对抗细胞内感染的一种有前途的策略。此外，我们还制备了一种触变性和多刺激响应性的DOX/Cy7丝素蛋白水凝胶，丝素蛋白(SF)是一种生物相容性优良的生物可降解材料，我们从再生的SF中提取亲水性丝素蛋白（HSF）并在2-6h内自组装成水凝胶，所得的HSF水凝胶具有明显的粘弹性、触变性和自愈合性。当多种因素（酸度、活性氧、谷胱甘肽、高温和近红外）触发时，这种水凝胶表现出良好的刺激反应性药物释放曲线，该方法可以在肿瘤微环境和肿瘤外近红外辐射的作用下实现药物的时空按需释放。在药效学实验中，该水凝胶显示了化学/光热/光动力疗法的强大协同效应。这种DOX/Cy7水凝胶几乎可以消除整个肿瘤肿块，显著延长荷瘤小鼠的生存时间超过60天，且无明显不良反应。这种具有触变性和多刺激响应性的DOX/Cy7水凝胶是肿瘤局部和协同治疗的一个有希望的治疗策略。