基于LncRNA MEG3的EpCAM靶向纳米给药系统构建及其抗前列腺癌的作用研究

Prostate cancer is the most common malignant tumor of male reproductive system. LncRNA MEG3 is a very promising non coding tumor suppressor gene, so there is an urgent need to construct novel nanoparticles based on this gene. Based on early study of miR-15a/15-1 nanoparticles mediated by PSMA and its effect on prostate cancer, this project with PAMAM nanoparticles as carrier, pCDNA-MEG3 plasmid as therapeutic drug, EpDT3 RNA aptamer targeted towards EpCAM of hormone dependent, independent and metastatic prostate cancer cells as target head group, dual function polyethylene glycol ( NHS-PEG-MAL ) as a bridge, work together to build active target nanocomposites [EpDT3-PEG-PAMAM/pCDNA-MEG3] and elucidate its mechanisms of apoptosis induction, proliferation and metastasis inhibition, intracellular transport, and its characteristics of distribution in vivo. This research project would open up a new way for prostate cancer therapy, especially androgen-independent prostate cancer and metastatic prostate cancer, and provide new approaches for gene targeting therapy of other epithelial carcinoma.

前列腺癌是男性生殖系统最常见的恶性肿瘤，lncRNA MEG3是一种很有临床应用前景的抑癌基因，因此迫切需要构建基于该基因的新型靶向纳米给药系统。本课题在前期研究PSMA介导miR-15a/16-1纳米给药系统抗激素依赖性前列腺癌作用基础上，构建pCDNA-MEG3质粒，以聚酰胺胺（PAMAM）为载体，以激素依赖性、非依赖性及转移性前列腺癌细胞高表达的上皮细胞黏附分子（EpCAM）为靶点，以与EpCAM高度结合的RNA适体（EpDT3）为靶头，以双功能聚乙二醇（NHS-PEG-MAL）为桥接，构建纳米主动靶向给药系统[EpDT3-PEG-PAMAM/pCDNA-MEG3]，阐明其诱导癌细胞凋亡、抑制癌细胞增殖和转移的作用机理，并揭示其胞内转运机制和体内分布特征。通过该研究，为前列腺癌特别是激素非依赖性及转移性前列腺癌的治疗开辟一条新途径，同时也为其他上皮细胞肿瘤的基因靶向治疗提供新的方法。

前列腺癌是男性生殖系统最常见的恶性肿瘤，lncRNA MEG3 是一种很有临床应用前景的抑癌基因，因此迫切需要构建基于该基因的新型靶向纳米给药系统。本课题首先构建pCDNA-MEG3 质粒和EpDT3适配体，体外细胞增殖抑制实验表明LncRNA MEG3是前列腺癌的抑癌基因，激光共聚焦显微镜技术证实EpDT3适配体能够靶向高表达上皮细胞黏附分子（EpCAM）的前列腺癌细胞DU145、PC3和LNCaP的细胞膜，并以内吞方式进入细胞质。以聚酰胺胺（PAMAM）为载体，以EpDT3为靶头，以双功能聚乙二醇（NHS-PEG-MAL）为桥接，构建纳米载体EpDT3-PEG-PAMAM，应用核磁共振氢谱技术证实其合成成功，通过细胞摄取和摄取机制研究表明前列腺癌细胞DU145、PC3和LNCaP对该纳米载体的摄取呈浓度依赖性和能量依赖性，且入胞机制主要为网格蛋白和小窝蛋白两种途径介导的内吞。采用该纳米载体PAMAM-PEG-EpDT3包裹质粒pCDNA MEG3形成稳定的载基因纳米复合物PAMAM-PEG-EpDT3/pCDNA MEG3，粒径为180±0.15nm，分散系数PDI为0.236，ζ电位为19.7±0.23mV，粒径小且分布均匀，呈正电性，容易被细胞摄取，其入胞途径也主要为网格蛋白和小窝蛋白介导的内吞；EpDT3修饰的纳米复合物对高表达EpCAM的前列腺癌细胞PC3和LNCaP的转染效率和抑制作用均明显高于未修饰的纳米复合物。通过构建雄激素非依赖型前列腺癌PC3和激素依赖型前列腺癌LNCaP皮下移植瘤裸鼠模型考察该纳米复合物PAMAM-PEG-EpDT3/pCDNA MEG3的体内抗前列腺癌疗效及作用机理，结果表明EpDT3修饰的纳米复合物具有较好的靶向性及抗肿瘤活性，对正常组织和器官没有明显的毒性，是较化疗药物更加安全的新型基因治疗药物；进一步的免疫组化实验结果提示，lncRNA MEG3对激素依赖型前列腺癌和激素非依赖型前列腺癌都有抑制作用，其可能通过依赖p53或不依赖p53通路两种方式抑制癌细胞增殖、阻滞癌细胞周期和诱导癌细胞凋亡共同发挥抗前列腺癌作用。通过本课题研究，为前列腺癌特别是激素非依赖性及转移性前列腺癌的治疗开辟一条新途径，同时也为其他上皮细胞肿瘤的基因靶向治疗提供新的方法。