氧化铁纳米粒子耦合MicroRNA靶向肿瘤及其相关巨噬细胞作用的研究

As a new treatment strategy, combined therapy has been widely used in clinic by simultaneously targeting tumor and its associated macrophages (TAMs). MicroRNAs are considered promising candidate for that application as their property of suppressing tumor cells and reeducating ATMs integratedly. So, we plan to fabricate a “dual targeted” amphiphilic nanocomposite to deliver the “dual functional” MicroRNA to cancer cells and TAMs simultaneously. The nanocomposite can achieve effect of long-circulation, efficient targeted delivery and microenvironment responsive release of loaded genes. Besides, superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) are incorporated into the hydrophobic core of amphiphilic polymer for real-time noninvasive evaluation by MRI imaging. According to published works, SPIONs also have coordinate effects on reeducating ATMs as well as killing tumor cells. The specific underline molecular mechanisms will be thoroughly investigated for improving theranostic potency of nanoparticles in clinical applications of cancer therapy.

双靶向肿瘤及其相关巨噬细胞进行联合治疗的策略在临床及临床前研究中显示了良好的应用前景。具有抑制肿瘤细胞和重塑肿瘤相关巨噬细胞（TAM）极化表型的双功能MicroRNA是提高此联合治疗策略效率的良好选择。本项目拟通过设计一种具有“双靶向”功能的双亲性纳米载体实现此“双功能”MicroRNA的高效递送。同时此载体还具有体内长循环、微环境逐级响应和靶向释放等特点。并在这种双亲性纳米载体的疏水区复合氧化铁纳米颗粒（SPION）,利用其增强磁共振成像、提高基因复合效率、促肿瘤细胞杀伤、天然靶向巨噬细胞及促进TAM M1极化的特点，形成具有“可控团聚”效应的磁共振纳米诊疗一体化探针，实时无创地监测并评价双靶向肿瘤及TAM进行肿瘤治疗的效果。并进一步探索SPION协同双功能MicroRNA进行肿瘤杀伤及TAM M1极化的效果及分子机制，最终达到改善肿瘤治疗效果的目的。

肿瘤抑制联合肿瘤相关巨噬细胞的M1型极化调节是一种新型有效的肿瘤治疗方案。根据项目研究计划，本项目启动后，制备了同时靶向肿瘤细胞和肿瘤相关巨噬细胞的磁性纳米粒子基因复合物RMG（RLS/MNPs/gene），达到了同时抑制肿瘤细胞生长和调控肿瘤相关巨噬细胞向肿瘤杀伤型M1巨噬细胞分化的目的。该复合物由富含精氨酸的阳离子脂肽和阴离子磁性物质组成，利用外加磁场实现了 miR-125b 的高效递送。miR-125b通过靶向巨噬细胞干扰素调节因子4(IRF4)促进了其M1分化，通过靶向乳腺癌细胞原癌基因EST1抑制其生长。此外，磁性纳米粒子还通过芬顿效应抑制了肿瘤细胞的生长，并通过炎性因子的分泌提高了巨噬细胞M1分化的效率。通过体外巨噬细胞肿瘤细胞共培养模型及体内的肿瘤模型最终证明了磁性纳米粒子基因复合物RMG具有明显的肿瘤生长和转移的抑制作用。在完成上述原计划内容的基础上，在本项目的支撑下，申请人及研究团队针对磁性纳米粒子磁热治疗效率不足的问题，继续设计并合成了电荷可逆的A-MNPs系统，它能够诱导 pH 可控的细胞内聚集，在增强磁性纳米粒子肿瘤组织内穿透性能的同时，提高了其磁热治疗效率并重塑抑制型的肿瘤免疫微环境。最终，这种电荷可逆的A-MNPs系统可达到99.5%的肿瘤抑制率。以上研究成果为基于磁性纳米粒子的诊疗体系的改进设计及临床转化应用提供了科学依据。