基于RNA aptamer主动靶向于肿瘤干细胞的纳米金载药系统的构建和研究

The scientifical problem should be answer: Recently it was considered that cancer stem cell was the source of tumor formation and growth, and plays a crucial role in the trigger tumor formation and growth.The important problem was how to release the chemodrug into the cancer stem cells for eradication tumor radically.Aim: the subject intends to build a functional gold nanoparticles of drug delivery system with active targeting to cancer stem cell.The nanoparticles can avoid the phagocytosis effect of RES, concentrate on tumor tissues, and pass through into the target cells with endocytosis because of the specific binding of aptamer as recognition molecules with the cancer cells in which drug release quickly for the acidic environment (pH4.5 ~ 5.5). Content:(1)Construction of nanoparticle targeting to cancer stem cells;(2)Separation and Identification of cancer stem cells by FACS system;(3)The MTT research of cancer cells and the targeting research of nanoparticle to cancer stem cells;(4)Therapeutic evaluation of nanoparticle in animal xenograft tumour models;(5)The research of pharmokinetic and tissue distribution in animals for nanoparticle.Meaning: New idea for anticancer is provided.The extend of application for the drug which has strong potency and side effects is increased. New method and direction are provided for preparation targeting to cancer stem cells.

拟回答的科学问题：现认为肿瘤干细胞是肿瘤形成及其不断生长的根源，在启动肿瘤形成和生长中起着决定性的作用。如何将药物载入到肿瘤干细胞中，从根本上清除肿瘤干细胞是问题所在。目的：构建一个主动靶向于肿瘤干细胞的功能型纳米金载药传递系统，能够避开体内网状内皮系统的吞噬，富集于肿瘤组织中，由于主动靶向的aptamer识别分子的作用，纳米粒通过内吞作用进入靶细胞，在胞内微酸性的环境下（pH4.5~5.5左右）快速释药，消除肿瘤干细胞。内容：（1）构建抗肿瘤干细胞纳米粒；（2）利用荧光活化细胞分选系统（FACS）进行肿瘤干细胞的筛选与识别；（3）肿瘤细胞的MTT研究和纳米粒的肿瘤干细胞靶向性研究；（4）动物肿瘤移植模型中的纳米粒的疗效评价；（5）构建纳米粒在动物体内的药动学和组织分布。意义：探索新的抗肿瘤思路，扩大了药效和毒副作用均较强的药物的应用范围，对靶向肿瘤干细胞的制剂研究提供了新的方向和方法。

本课题旨在构建具有克服肿瘤多药耐药功能的纳米给药系统，借以提高药物的抗肿瘤效果。在克服肿瘤多药耐药性研究中，一种思路是通过构建可靶向肿瘤干细胞的纳米制剂来直接杀死导致肿瘤复发的干细胞，从而提高药效；另一种思路可通过共载不用作用机制药物于同一纳米载体中，通过不同药物之间的协同作用以克服肿瘤多药耐药性，提高药效。本课题，我们对两种思路都进行了尝试。第一种思路中，我们原计划将可靶向于肿瘤干细胞的Aptamer修饰于纳米金表面，并负载干细胞毒药物盐霉素，以期获得直接针对肿瘤干细胞的纳米制剂，但在实验进行过程中，我们发现Aptamer靶头与纳米金载体或者PLGA载体的连接均不是特别理想，结合率低且表征困难，实际研究价值有限。因此课题组改变策略，主要采用了后一种思路来进行克服肿瘤多药耐药性的研究。主要工作大体分为两部分，第一部分我们以可靶向上皮细胞粘附分子（EpCAM）的Aptamer为靶头，构建了负载姜黄素的PLGA杂化纳米粒，对其粒子大小，Zeta电位、药物包封率，稳定性和释放行为进行了考察，体外细胞实验表明，靶头的修饰导致了纳米粒与肿瘤细胞的特异性结合，增加了药物摄取，体内药动学研究也表明纳米粒显著改善了药物的药动学行为，为后一步的药效学研究奠定了良好的基础。第二部分的主要研究工作内容是双载药纳米粒的构建和评价。针对肿瘤细胞中导致药物外排的P-gp的过表达，以多西他赛为模型药物，选取具有P-gp抑制功能的植物药藤黄酸作为合用药物，通过体外细胞毒实验筛选了最佳用药比例，然后共同负载于PLGA纳米粒中。体外细胞凋亡和Western blot实验表明，由于有效的抑制了P-gp的表达，共载药纳米粒取得了最大的体外药效结果；体内药动学研究表明，所构建的纳米粒有效的延长了药物的体内循环时间，并且两种药物的体内血药浓度基本维持在发挥药效的最佳比例附近，最终药效学研究结果证明复合给药纳米粒最大程度地抑制了肿瘤的生长，并且表现出了良好的安全性。