替莫唑胺功能化脂质体对耐药型多形性胶质母细胞瘤的治疗

Glioblastoma multiforme (GBM) is one of the most common primary malignancy in the adult central nervous system and presents low survival rate. Chemotherapy is a practical method for GBM treatment, nevertheless, most chemotherapeutic drugs suffer from the drawbacks of low bioavailability, strong side effects etc. GBM also develops drug resistance which makes most chemotherapeutic drug loss of function. The blood-brain barrier (BBB) also hinders the drug to access to tumor loci. To overcome these drawbacks, we constructed liposomes with glucose ligands, co-loading first-line chemotherapeutic drug (temozolomide) to GBM and an active peptide that can destroy mitochondria. The liposomes not only enable to improve the water-soluble, bioavailability of temozolomide and reduce the side effects, but also preferentially deliver temozolomide and peptides to the tumor site through enhanced permeability retention (EPR) effect. At the same time, the percentages of glucose ligands can be flexibly tuned, which helps us to optimize the ideal formulation that can readily penetrate the blood-brain barrier. The active peptide can achieve a synergistic effect with temozolomide, and disrupt the energy plant (mitochondria) of tumor cells, causing tumor loss of two major approaches of the drug resistance by one single solution.

多形性胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme, GBM）是成人中枢神经系统中最常见的原发性恶性肿瘤，患者的生存率非常低。化疗是目前治疗GBM的主要方法之一，但仍存在一定的问题，如化疗药的生物利用率低，毒副作用强等。且GBM会发展出抗耐药性，使化疗药物失去作用。血脑屏障也会使大多数药物无法到达病灶发挥作用。为解决这些问题，我们构建了一种表面修饰有葡萄糖配体的脂质体纳米材料，将治疗GBM的一线化疗药物替莫唑胺和可破坏线粒体的活性多肽进行共载带，形成替莫唑胺功能化脂质体。脂质体可提高替莫唑胺的水溶性，生物利用度，并降低其毒副作用，并可靶向运输药物到肿瘤部位。葡萄糖配体可帮助脂质体有效的穿透血脑屏障。活性多肽可与替莫唑胺协同治疗GBM，并破坏细胞的能量工厂（线粒体），导致GBM的两种主要抗药途径失去能量供给，从而丧失抗耐药性，达到通过一种方法解决两种耐药机制的目的。

多形性胶质母细胞瘤（GBM）是成年人神经中枢系统最常见的原发性肿瘤；其极度恶性且浸润性强，复发率为100%。现有临床治疗方式如手术，放化疗等，对GBM的治疗仍存在挑战。数据表明，GBM中位生存期仅为15个月，5年总生存率不足6%。替莫唑胺是治疗GBM的一线用药，但其生物利用率偏低，且较强的毒副作用；在治疗过程中，GBM会发展出抗耐药性，降低替莫唑胺的抑瘤效果；同时，血脑屏障（BBB）也极大地限制了GBM治疗药物的选择。为了给临床治疗GBM提供更有效的治疗方法，本研究：（1）构建了具有不同肿瘤治疗模式的协同性药物递送系统；（2）利用建立的自组装方法，将线粒体破坏性多肽（D[KLAKLAK]2）和化疗药替莫唑胺包载到表面修饰葡萄糖衍生化配体的脂质体内，制备了可跨血脑屏障的协同性功能化脂质体；（3）从能量代谢角度出发，对高度恶性的GBM进行有效的协同性治疗。我们对功能化脂质体进行了系统性的表征，包括协同性比例，尺寸，形貌，稳定性，药物释放，临界胶束浓度等。在细胞水平表明功能性脂质体可改变GBM细胞的线粒体膜电位极化，使线粒体形态破坏，降低细胞ATP生产能力等，可高效切断细胞的能量来源。Tanswell实验证明了脂质体可通过葡萄糖转运体1（GLUT1）高效地跨血脑屏障。皮下移植瘤小鼠模型实验证实功能化脂质体具有很好的肿瘤靶向性，替莫唑胺和活性多肽可协同性地高效抑制GBM发展。进一步，在小鼠原位颅内GBM模型上，通过磁共振成像证明了活体水平在脂质体跨BBB的能力，可高效富集于GBM瘤体内，并可显著性地将GBM小鼠的生存期延长200%（相对于替莫唑胺）。本项目从破坏GBM线粒体并切断其能量供给的角度出发，使GBM不能执行DNA修复和药物泵出等能量依赖性生理功能，从而对替莫唑胺治疗更加敏感，可显著提高化疗药效，项目中使用的包材和药物均具有很好的生物相容性，为开发治疗GBM新型药物制剂提供了有价值的支持。