双受体介导的逐级化双重靶向肿瘤干细胞多功能载药纳米粒的构建与研究

Cancer stem cell (CSC) is endowed with the therapeutic relapse in patients. Therefore, CSC-based targeted therapies have been introduced as a novel concept and hold tremendous promise for the treatment of malignant diseases. However, it is a challenge to develop a drug delivery system to target CSC efficiently. In our previous study, CSC-specific targets miRNAs-loaded with solid lipid nanoparticles were used to treat B16F10-CSC, resulting in inhibition of CSC growth and prolonging the surviving time of CSC-bearing mice. However, the targeted efficiency to CSC was not high. Based on the structure of tumor vasculature and the properties of CSC, in our project, we design a dual-targeted multifunctional nanoparticle system for CSC using tetraiodothyroacetic acid and hyaluronic acid, which not only target to tumor vasculature and permeate over the tumor-blood barrier efficiently, but also target to CSC. Afterward, CSC related miR-200a would be used as the model drug and the stability, the targeted efficiency and the permeation over tumor vasculature of this nanoparticle system would be studied. Then the therapeutic effect and targeted efficiency to CSC would be also studied. Moreover, the mechanism of delivery and action of this nanoparticle system would be confirmed. Therefore, this project is novel, and will be a beneficial trail for developing CSC delivery system.

肿瘤干细胞（CSC）靶向治疗是癌症临床研究的重要发展方向。然而，如何实现高效精准靶向CSC是个亟待解决的问题。我们在前期研究中，以B16F10-CSC为靶细胞，用固体脂质纳米粒递送CSC特异靶标分子microRNA来治疗肿瘤，可显著抑制CSC生长，但也发现该给药系统靶向效率不足的缺陷。本课题根据肿瘤血管和肿瘤干细胞表面的特殊性质，以四碘甲腺乙酸和透明质酸为双重靶向定位的载体材料，设计一个先靶向肿瘤血管，并能高效跨过肿瘤血管屏障（破坏肿瘤血管），进而靶向CSC的逐级式多功能纳米给药系统。以B16F10-CSC（CD44+/αvβ3+）建立动物模型，以调控CSC性质的miR-200a为模型药物，研究该纳米给药系统靶向定位于肿瘤血管及“打通”肿瘤血管屏障的能力，进入肿瘤间质后继而发挥靶向定位CSC作用。阐明其逐级递药过程和抗癌的作用机制，为探索新型途径治疗CSC的靶向制剂提供理论基础和实验依据。

肿瘤干细胞对肿瘤的存活、增殖、转移及复发有着重要的作用。一般地，常规肿瘤药物治疗方法能消灭大部分普通肿瘤细胞，但是一段时间后常见复发。造成这种现象的主要原因是药物对肿瘤干细胞的靶向性比较弱，肿瘤干性细胞容易逃避药物的作用。此外，利用肿瘤细胞与正常细胞表面受体表达的差异，将相关配体或者受体底物修饰于药物表面，实现肿瘤的主动靶向治疗。肿瘤干细胞靶向治疗可以明显抑制肿瘤复发，是一种非常有前景的治疗方式。为了进一步提高肿瘤靶向治疗效率，本项目在单一的主动靶向基础之上增加了靶向药物的肿瘤血管靶向性，形成具有肿瘤血管和肿瘤深层细胞双重靶向的协同治疗系统。. 本项目选择整合素αvβ3的底物四碘甲腺乙酸（tetraiodothyroacetic acid，Tetrac）和CD44受体底物透明质酸（HA）为靶向材料，并修饰于载有多烯紫杉醇的固体脂质纳米粒（SLNs）上，实现肿瘤（包含肿瘤干细胞）的协同靶向。所设计的载药纳米体系（TeHA-SLNs/DTX）粒径为225.8 nm，透射电镜结果显示所制备的载药纳米粒呈较规则的圆球形。Tetrac修饰或HA修饰均能显著增强B16F10细胞对SLNs药物的摄取(P<0.05)。其中，TeHA-SLNs的细胞摄取作用最明显，但这些修饰对MCF-7细胞的摄取却没有影响。细胞增殖结果显示TeHA-SLNs/DTX明显抑制B16F10细胞生长，并呈浓度依赖性。通过CD31抗体标记肿瘤血管，发现在肿瘤实质中和肿瘤血管壁上均可以检测到DiD标记的SLNs。同时，TeHA-SLNs/DTX可以明显抑制体内B16F10肿瘤的生长，延长小鼠生存期。. 这些结果表明我们成功的设计了新型双靶向给药系统TeHA-SLNs/DTX，其不仅具有高包封率，还可促进B16F10细胞对药物的摄取，增强DTX的抗癌效果。其作用原理是通过同时实现肿瘤血管和肿瘤深处实质细胞的双重靶向发挥作用，靶向效能明显高于增强通透性和滞留效应（EPR effect）介导的被动靶向，也优于独立配体（Tetrac或者HA）修饰的纳米粒。因此，TeHA-SLNs/DTX显著的增强了抗肿瘤活性。综上，我们的研究表明TeHA-SLNs可能成为CD44+/αvβ3+肿瘤治疗药物的新型双重靶向药物载体，为新型靶向药物的应用提供了实验基础。