糖苷介导肾靶向聚合物胶束递药载体的构建和靶向治疗慢性肾病的研究

The incidence of chronic kidney diseases (CKD) is on the rise worldwide with increasing morbidity and mortality. However, no efficient therapy is available mainly due to a lack of specificity of the current therapeutics on the market. Renal interstitial fibrosis (TIF) has been proven the common pathological progression resulting from various CKDs in the late-stage, during which proximal tubule epithelial cells (PTEC) play critical roles. PTECs have thus become a potential therapeutic target for anti-renal fibrosis therapy, and concurrent targeting to the cytoplasm of PTECs and renal interstitium may stop and reverse the progression of renal fibrosis. The presence of megalin receptors on the apical side of PTECs may recognize and interact specifically with glycan ligands such as glucosamine to mediate cellular uptake of the therapeutics. In addition, the presence of glucose transporter-2 (GLUT-2) on the basal side of PTECs is hypothesized to facilitate the transport of intracellular glycosylated therapeutics towards renal interstitium. To achieve renal targeted CKD therapy, we proposed to use glycosylated polymeric micellar systems. In the study, amphiphilic polymers with different glycan ligands will be designed and synthesized for micelle fabrication. Glycosylated micelles with varying size distribution, ligand valency, surface charges will be evaluated in terms of cytotoxicity, hemocompatibility, cell uptake efficiency, transcytosis behavior, and biodistribution. Next, an optimized glycan modified micellar system will be selected for encapsulation of an anti-fibrotic model drug and the therapeutic efficacy against renal fibrosis will be evaluated in animal models.

慢性肾病发病率在世界范围内逐年上升，死亡率不断增高。间质纤维化作为各种进行性肾脏疾病发展至终末期肾病的主要病理基础是临床治疗的难点。目前，临床治疗手段因缺乏靶向性，疗效不佳。本课题提出靶向肾小管上皮细胞内和细胞间质的治疗策略从而阻止或逆转纤维化。以氨基葡萄糖及其衍生物为双功能靶向配体：首先，与肾小管上皮细胞顶端高表达的Megalin受体相互作用从而介导载体进入细胞内；然后，进入胞内的载体与基底侧GLUT-2转运体相互作用以实现载体的跨细胞转运和肾间质递药。本课题拟以可修饰的两亲性聚合物载体材料为平台，系统构建和研究经糖苷修饰的胶束载体材料，通过调整糖苷配体类型以及胶束表面配体比例，进行胶束载体的细胞毒性、血液相容性、细胞摄取和跨膜行为评价，优选载体材料进行肾靶向递药的体内药动学和药效评价。

间质纤维化作为各种进行性肾脏疾病发展至终末期肾病的主要病理基础是临床治疗的难点。目前，临床治疗手段因缺乏靶向性，疗效不佳。本课题提出靶向肾小管上皮细胞内和细胞间质的治疗策略从而阻止或逆转纤维化。以可修饰的两亲性聚合物载体材料为平台，系统构建和研究经糖苷修饰的胶束载体材料，通过调整糖苷配体类型以及胶束表面配体比例，进行胶束载体的细胞毒性、血液相容性、细胞摄取和跨膜行为评价，优选载体材料进行肾靶向递药的体内药动学和药效评价. 初期进行了一些列单糖衍生物的合成包括葡萄糖、D-甘露糖、乙酰氨基葡萄糖和果糖，通过文献调研最后锁定利用D-果糖进行后续研究。选择果糖进行研究基于以下几点考虑：1）D-果糖可以通过GLUT5进行转运入胞，故可以作为靶向GLUT5的特异性配体；2）在肾脏中, GLUT5 在S3 近端小管细胞的顶端质膜中高表达；3）肾小管上皮底端有GLUT2转运体，而D-果糖也可以通过GLUT2转运而实现跨肾小管上皮层的跨膜转运。因此，设计并构建了已D-果糖（D-Fructose）为靶向配体的自组装糖苷纳米胶束（PPF MM）进行后续研究（平均粒径57 nm）。用荧光素DiD作为荧光探针，按照给药量0.015 mg Did/kg进行小鼠尾静脉注射给药，分别在15 min、1 h、2 h、4 h这4个时间点处死小鼠，解剖脏器，进行离体脏器成像。然而，实验结果显示PPF MM和没有糖苷配体修饰的PPN MM相比，并不能提高其在肾脏中的蓄积。有文献报道乳腺癌肿瘤中GLUT5较正常细胞而言是高表达，因此我们建立了荷MCF-7乳腺癌的小鼠模型，进行肿瘤靶向治疗的相关研究。结果显示PPF MM和PPN MM相比能显著提高纳米粒在肿瘤部位的分布，提示该糖苷靶向递药系统有望用于肿瘤靶向递药。. 在该青年基金支持下同时进行了以下方向的拓展研究：1）考察基质硬度对人肾小管上皮细胞形态和葡萄糖转运蛋白表达的影响；2）考察纳米粒在肿瘤细胞上的摄取行为与基质硬度之间的关系及纳米粒在2D和3D培养条件下摄取行为的比较研究；3）胶束结合局部注射水凝胶用于治疗肾纤维化的初步探索。