兼具高效分区包载、程序可控释放功能的药物输递系统改善肿瘤耐药性的研究

As the death of most cancer patients has close relationship with the drug resistance, this study is focused on the issue that how to inhibit the drug efflux and improve the intracellular drug concentration in tumor cells. We will combine RNA interference (RNAi) with chemotherapy drugs into the delivery system to induce cell death by silencing the gene expression. There are many disadvantages of the current drug delivery systems, such as, low siRNA encapsulation, being lack of targeting ability, and being difficult to controlled release. To solve the above problems, we propose to construct a delivery system for ovarian cancer, which is able to encapsulate drug efficiently by partition and to controllable release drugs. SiRNA drugs are encapsulated in the core of siRNA-lipid molecules through intelligent response of chemically bonds, and chemotherapy drugs are encapsulated in the hydrophobic chemotherapy drugs network through hydrophilic-hydrophobic and guest-host functions. On the other hand, the drugs are released through the break of intelligent chemical bonds. At the same time, the relationship between the structure and functions of delivery systems will be studied. Based on the above research, the accumulation of the drugs in cancer could be realized, and new clues for improving the basic research and clinical application in drug resistance will be proposed.

由于大多肿瘤患者死因与肿瘤耐药性有关，因此本课题拟针对"改善肿瘤耐药性研究"中"如何抑制药物外排，提高病患处细胞内药物浓度"这一关键问题展开研究。申请人拟采取"静默基因表达-诱导细胞死亡"策略，将RNA干扰技术融入化疗药物输递系统的设计当中。而鉴于现有药物输递系统的设计不足，如siRNA药物包载率低、不同功能作用位点药物不能实现可控释放等，申请人拟以卵巢癌为肿瘤模型，构建"高效分区包载、程序可控释放"的药物输递系统：一方面通过智能响应断裂的化学键合将siRNA药物包载于"siRNA脂质分子内核"，通过亲疏水和主客体作用将化疗药包载于"网状疏水化药内核"，从而实现高效分区包载；另一方面通过控制上述系统中不同智能响应化学键的断裂，实现程序可控释药。与此同时，阐释输递系统结构与功能、药效的关系。通过上述研究，有望实现药物在肿瘤细胞内部的富集，为改善肿瘤耐药性的基础研究以及临床应用提供新思路。

本课题的研究目的在于设计兼具高效分区包载、程序可控释放功能的药物输递系统改善肿瘤耐药性。在课题开展过程，设计了两种用于联合给药的药物输递体系，第一，针对siRNA载药率低问题，通过化学交联法合成siRNA-phospholipid分子，与 DSPE-PEG2000和PLGA通过纳米沉淀法负载阿霉素制备了核壳结构的纳米药物载体（siPlk1-PCNPs）。实验结果显示，该体系siRNA载药量提高至3.36%，并显著静默靶基因的表达；体外模拟肿瘤细胞微环境，在高谷胱甘肽浓度下，实现药物的响应性释放；在HeLa移植裸鼠肿瘤的动物模型中，通过siPlk1-PCNPs/DOX输递siPlk1和DOX，有效地诱导肿瘤细胞发生凋亡，并显著抑制肿瘤的生长。第二，针对辅料量大，DOX包载率低的问题，将DOX键合到载体以提高载药量，形成C18-N-DOX两亲分子，并通过自组装形成胶束；在较低pH值条件下叔胺基团质子化复合siRNA，形成DOX-prodrug NPs /siRNA。课题进一步探讨了该载体的药物动力学性质，结果发现其可以有效克服加快血液清除现象，可以同时递送DOX和siRNA到同一肿瘤细胞，增大治疗效果；通过尾静脉注射到荷瘤鼠体内，证明了DOX-prodrug NPs载体发挥了siPlk1基因静默以及DOX促进肿瘤细胞凋亡的协同治疗效果。.课题不仅构建了具有广泛临床应用前景的两种药物输递系统，在研究中通过键合以及前药的设计提高载药率，还实现了肿瘤微环境的特异性响应释放；构建“高效分区包载、程序可控释放”的药物输递系统。与此同时，阐释输递系统结构与功能、药效的关系。通过上述研究，实现了药物在肿瘤细胞内部的富集，为改善肿瘤耐药性的基础研究以及临床应用提供新思路。同时，在国际高水平SCI收录期刊发表研究论文16篇，申请专利4项，授权1项，培养研究生4名，如期完成了项目提出时的预期研究结果。