低PH可脱卸聚合物bPEG包被WEE1/DEFB1-SPIO靶向探针预测胰腺癌化疗耐药性的可行性研究

The identification of chemo-biomarker and the molecular imaging of these biomarkes are the key point to improve the efficiency of neochemotherapy for pancreatic cancer. 2014, our group and the UCLA pancreatic disease institute selected a panel of biomarkers which can effectively differentiated the chemosensitivity of pancreatic cancer, And WEE1 and DEFB1 are highly attract us. Subsequent validation confirmed the positive connection between the expression level of WEE1/DEFB1 and chemoresistance in pancreatic cancer cells. Combined with our research foundation in molecular imaging, for the first time, we plan to to synthesis a low PH detectable polymer coated WEE1 bPEG – SPIO or DEFB1 - bPEG - SPIO probe, and test its target binding power and predictive value in differential WEE1/DEFB1 expression models in vivo or in vitro. We expect the new probe which using the innovative technology of physics, chemistry and biotechnology can conquer the low specificity and chaos background signal, accomplishing the goal to identify the chemo-biomarker in vivo in pancreatic cancer models, it could facilitate advance in the research of the chemotherapy in pancreatic cancer.

胰腺癌药敏分子标志物的鉴定及影像示踪，是指导和改进新辅助化疗的关键突破点。 2014年本学科与UCLA胰腺中心合作筛选了一组高效区分胰腺癌化疗敏感度的分子标志物，其中包含功能明确的WEE1和待进一步明确与胰腺癌耐药关系的DEFB1。随后的验证首次发现DEFB1与WEE1均呈现出与胰腺癌耐药的普遍正相关性。结合我们既往的分子影像研究基础，本课题首次设想：构建低PH可脱卸聚合物包被的WEE1-bPEG-SPIO及DEFB1-bPEG-SPIO，在基因改造的低表达或高表达WEE1/DEFB1的细胞系及动物模型验证其靶向结合力，并利用具有不同天然耐药性及WEE1/DEFB1表达量的模型在体内/外进一步探讨靶向探针的化疗药敏预测价值。期望这种创新利用理化、生物技术合成的PH响应探针能够克服既往靶向分子影像学成像特异度低、背景信噪比高的缺点，进而实现胰腺癌耐药分子靶点示踪识别，并推动胰腺癌化疗研究进展

胰腺癌预后差，5年生存率仅为5%，化疗仍是目前胰腺癌最常用的治疗手段，但耐药性使得胰腺癌总体化疗有效率仅为15-20%。因此，提升胰腺癌化疗有效性是改善胰腺癌患者预后的关键。.本课题设想构建生物靶向纳米探针（WEE1 / DEFB1--bPEG-SPIO探针），通过pH敏感的苯甲酰亚胺键包被聚乙二醇技术增加探针的肿瘤靶向性来进行化疗反应预测和增敏。课题完成了靶基因（WEE1/ DEFB 1）和胰腺癌化疗耐药相关性的研究，证明：WEE1是促进胰腺癌化疗耐药的重要分子，shWEE1和DEFB1在多株胰腺癌细胞中具有抗肿瘤及化疗增敏作用;与此同时，课题完成WEE1 / DEFB1--bPEG-SPIO探针构建及理化、生物相容性鉴定和生物靶向性的鉴定，在体外示踪研究时发现：改良的SPIO包被材料稳定性、重复性差，信噪比低，这一技术瓶颈限制了将其推广应用。2018-2019年课题组追踪最新胰腺癌化疗耐药研究进展的文献，发现外泌体作为生物靶向治疗的研究成为肿瘤转化研究领域内新的热点。外泌体可携带包括DNA、RNA、蛋白质在内的多种分子，且外泌体可以被其它细胞摄取，从而实现细胞之间的信息交换；由于外泌体是生物源性的，有着良好的生物相容性。这些特点使得外泌体作为药物和分子递送的工具，其优越性远优于课题组最初选定的纳米-SPIO载体，因此，课题组在2018年中期报告中汇报了课题技术路线修改方案，2018-2019开始研究构建工程改造(靶向蛋白融合表达在细胞膜上）外泌体，希望通过生物纳米载体-外泌体来克服课题组前期WEE1 / DEFB1--bPEG-SPIO探针示踪信噪比高的技术瓶颈。我们将靶向胰腺癌特异性蛋白EGFR、Galectin-1和mesothelin等在内的多种肽段或者抗体片段通过表达在工具细胞（293T细胞）膜上，并建株传代，以稳定获取靶向胰腺癌的外泌体生物载药体系，经过我们多次的体外和体内验证这些外泌体的靶向性及组织相容性，靶向Mesothelin的外泌体（a-meso-exo）在胰腺癌细胞的体内外靶向示踪效率最高，初步的实验证明了装载shWEE1的a-meso-exo在体外和体内能够靶向增敏吉西他滨对胰腺癌的抑制作用。