构建新型智能多功能载体系统靶向诊治恶性肿瘤及可视化研究

Malignant tumor greatly threatens the health of human beings. Traditional treatment cannot meet the demand of clinic.Rapid development of gene therapy to malignant tumors, including RNA interference technology, has made great achievements.However, the therapy substance such as RNAs targeted to the tumor in the body is often lack of safety and can be easily degraded, which restricts its clinical translation.There is thus an urgent need to develop a safe and efficient multifunctional carrier to load RNAs to tumor cells in translational research. In this study we for the first time built a new type of multifunctional nanoformula, namely, 64Cu-CaP-HDz/Cy5.5-siBcl-2/DOX, for integrated diagnosis and treatment (theranostics) of tumor. This smart nanoformula allows combined passive and active tumor targeting as well as pH-sensitive drug/gene release inside breast cancer cells MCF-7/DOX xenograft which is resistant to DOX. The carrier can target CD44 receptor expressing MCF-7/DOX cells, and transmit small molecule siRNA,chemotherapy drugs into MCF-7/DOX cells in the body through intravenous injection.Thus it can mediate small RNA interference technology,chemotherapy of tumor. At the same time drugs release from the carrier and treatment efficacy will be monitored closely by multimodality molecular imaging techniques. The success of this approach is expected to provide a novel theranostic platform for clinical diagnosis and treatment of tumor.

恶性肿瘤极大地威胁着人类的健康，传统治疗手段已不能满足临床需求，包括RNA干扰技术在内的基因治疗恶性肿瘤发展迅速，取得了可喜的成绩，但治疗基因在体内往往缺乏组织特异性和安全性，制约着其向临床转化应用，因此发展一种安全、有效的多功能载体靶向传送基因等到肿瘤细胞，成为临床研究的迫切需求，本项目首次构建一种新型智能多功能载体64Cu-CaP-HDz/Cy5.5-siBcl-2/DOX，使肿瘤的诊断和治疗一体化。此载体是基于肿瘤靶向和pH/酶调控的纳米制剂，64Cu标记后，通过静脉给药靶向肿瘤特异性表达受体CD44，传送siBcl-2、阿霉素（DOX）进入耐药乳腺癌荷瘤裸鼠，介导小干扰RNA技术和化疗联合治疗肿瘤，同时利用多模态分子影像全程监控药物从载体释放情况、肿瘤诊断及疗效监测。如果此载体研究成功，还可用于传送miRNA、寡核苷酸及其他化疗药物靶向肿瘤细胞，此载体将给临床诊治肿瘤提供一种新方法

肿瘤免疫治疗是目前研究的热点，原位树突细胞（DCs）对抗原加工和呈递的作用，已被用于癌症免疫治疗的研究，课题组构建了一种新型聚合物纳米载体CCPS，其能够产生肿瘤相关抗原（TAA）并可以同时用作DCs的协同治疗载体。CCPS来自三嵌段共聚物 ，PEG-P（MMA-co-AEMA（SH / NH 2）-PDMA的自组装，CCPS可以包裹低剂量DOX诱导免疫原性细胞死亡（ICD），也可以包裹光敏剂HPPH进行光动力治疗肿瘤。这种聚合物纳米载体CCPS/HPPH/DOX能够增强TAA和DCs集群的募集，引发肿瘤免疫应答；两者均可与TAA组合用于MC38结直肠癌治疗，机理是刺激募集的DC集群以形成原位DC疫苗。体内研究结果提示，包裹一体的聚合物纳米载体CCPS/HPPH/ DOX单次静脉注射（低剂量DOX和HPPH），可以增加肿瘤引流淋巴结（tdLN）和肿瘤组织中CD8阳性 T细胞中成熟DC集群的形成，而达到抑制MC38肿瘤细胞和远处转移灶生长的作用。该项目创新性利用纳米技术包裹DOX和HPPH的嵌合交联聚合物囊泡，通过ICD和PDT以及作为辅助载体用于肿瘤的免疫治疗，为肿瘤免疫治疗提供新思路。此外课题组还构建了重组红细胞作为载体，将天然红细胞转变成高效微反应器，并用其进行生物解毒等生物医学方面的应用。实验时控制条件防止膜蛋白失活、血红细胞变性及变形能力损伤。在低渗环境中将酶加载到血红细胞中。重新封装后，再用常规的膜打孔试剂，Triton X-100 (TX) ，来增加渗透性。精确控制打孔试剂TX的浓度，以维持孔径大小，使之既可以自由透过基质分子，又可以防止酶漏出及细胞溶解。考虑到细胞膜本身的流动性可能会影响孔径大小，我们使用可以精确滴定细胞TX浓度的试剂戊二醛（GA），使其在TX治疗后起到稳定细胞的作用。重组的血红细胞(RefRBCs) 在保留血红细胞表面原有优点（血循环周期长，特殊的形状和良好的微反应器载体）的同时，还具备高度渗透性和容易储存的特点，用其作为载体可有效介导基因、蛋白在体内的生物学效应。该想项目使重组红细胞载体有潜力成为以最自然的方式、同时具备诊断和治疗疾病的能力、天然而特异的生物载体，有较好的应用潜力。