构建改善肿瘤缺氧的氟碳化多肽siRNA/化药共载体系及其抗肿瘤治疗

The chemotherapeutic efficacy of hepatocellular carcinoma (HCC) is not ideal, a new therapeutic strategy is therefore urgently needed. Hypoxia plays critical roles in the progression and malignance of HCC, also is the key factor that restricts the therapeutic efficacy of Sorafenib. In this study, a delivery system will be constructed to co-deliver siRNA and Sorafenib to enhance HCC therapeutic efficacy by using RNA interfering technique to targetedly suppress hypoxia inducible factor-1α (HIF-1α), thus modulating hypoxic tumor microenvironment and reducing the drug resistance of Sorafenib. The main material in this system is perfluorocarbon modified peptide gene delivery vector (P-PFC), aiming to enhance the delivery efficacy and stability of previously studied peptide-based delivery system in vivo, increase affinity between vector and the fluorinated drug Sorafenib, and facilitate to modulate tumor hypoxia based on perfluorocarbon’s unique high oxygen dissolving potential. Additionally, the drug loaded nanosystem will be masked with HSA in advance (P-PFC/siRNA/SF@HSA), which can fabricate an albumin biomimetic nanocorona, thus improving the blood circulation and tumor targeting. The performance of this gene/drug co-delivery strategy will be explored by physicochemical characterization of P-PFC/siRNA/SF@HSA and in vitro and in vivo evaluations of gene/drug delivery efficacy, safety and therapeutic efficacy on HepG2 cells and mice bearing HepG2 cancer xenografts, respectively. The findings can provide references for construction of codelivery system for siRNA and fluorinated drug, and also provide a targeting-hypoxia therapeutic strategy for HCC.

药物治疗肝细胞癌效果不理想，急需新的给药策略。缺氧微环境会促进肿瘤恶化进展和转移，也是限制化疗药物索拉菲尼疗效的重要因素。本项目拟通过构建siRNA和索拉菲尼的共载体系，利用RNA干扰技术靶向干预缺氧诱导因子的表达，改善肿瘤缺氧状态，提高肿瘤对化药的敏感性，进而增强抗肿瘤效果。共载体系采用全氟碳化合物修饰的多肽作为基因和化药的载体，以提高多肽载体体内基因传递效率及和含氟药物索拉菲尼的亲和力，并且氟碳化合物作为氧气载体可以协同改善肿瘤缺氧。接着在载药纳米粒表面插入白蛋白形成仿生蛋白冠以延长载体体内循环、增强其肿瘤靶向性。通过对其进行理化性质表征和在人肝癌细胞及肝癌细胞异种移植小鼠模型上进行基因和药物传递效率、安全性和抗肿瘤效果的评价，探究该给药系统改变肿瘤缺氧和增强化疗效果的能力。研究结果为构建共传递siRNA和含氟药物的载体提供理论参考，也为靶向缺氧的肿瘤药物治疗提供新的思路。

肿瘤微环境中有许多不同于正常组织的独特特征，包括弱酸性pH值、缺氧、活性氧增加、抗氧化系统上调以及某些酶的过度表达等。这些特殊的肿瘤微环境不仅会促进肿瘤的发生发展，还会对治疗药物向肿瘤细胞的递送产生屏障作用而降低疗效。因此针对不同的肿瘤微环境，探索新型具有特异性的纳米药物对于提高药物疗效、减少药物的毒副作用等具有十分重要的意义。本项目首先针对肿瘤缺氧微环境，设计了氟碳化多肽用于共递送索拉菲尼和siHIF-1α，氟碳化修饰后的多肽载体具有更强的基因结合能力，在细胞上表现出增强的基因摄取效率，内吞逃逸能力和抗血清能力，表现出较好的基因沉默效果。然后针对肿瘤高表达组织蛋白酶B和GSH的特征，开发了一种组织蛋白酶B和GSH双响应的氟化肽（PFC-PR）。研究表明氟化肽具有组织蛋白酶B和氧化还原激活的双重降解特性。与非氟化肽相比，它能促进细胞对siRNA的摄取，具有更好的抗血清能力和基因敲除效率。当利用PFC-PR向HeLa细胞传递VEGF-siRNA时，它可以使VEGF沉默，从而诱发抗癌治疗。另外针对肿瘤抗氧化系统上调的特征，设计了抑制GSH合成和消耗多余GSH双向并行的策略构建一个共载索拉菲尼和具有聚集诱导发光效应的光敏剂的仿生纳米系统。通过具有双端活性酯和中间二硫键的交联剂与白蛋白伯胺的反应，在载体中引入大量二硫键，提高白蛋白纳米粒的稳定性及载药量，并进一步增强其GSH的响应性，通过氧化还原反应消耗肿瘤细胞内GSH；另一方面，索拉菲尼作为铁死亡诱导剂，抑制GSH的合成。两者分别从两个途径共同作用促进肿瘤细胞GSH的耗竭而降低肿瘤的抗氧化作用，提高肿瘤细胞中ROS水平。同时，表面包裹肿瘤细胞膜增强整个载药体系的肿瘤靶向性，提高肿瘤靶向递药效率。以上给药策略巧妙地通过利用肿瘤微环境的特征，设计合理、安全、高效的基因/药物递送系统，为基于肿瘤微环境调控的肿瘤治疗带来新的策略和思路。