双功能糊精纳米凝胶作为microRNA载体用于高转移性胆管癌治疗的研究

In this study, we aimed at the serious situation of clinical therapy of Cholangiocarcinoma (CCA) at present and put forward the strategy of dual-targeting treat metastasis CCA based on microRNA and chemokine receptor CXCR4. We explore microRNA loaded lysosome escaped and bioreducible Dextrin nanogel for anti-metastasis and anti-tumor therapy. Based on the physiology and pathology of CCA, we will use biocompatitible Dextrin as backbone, through CXCR4 antagonist, CM7 , Arginine and Cystamine modification, to prepare bioreducible nanogel with CXCR4 inhibition and lysosome escape. We will investigate the structure-activity relationship between Dextrin derivatives and nanogel formation. We will optimize the nanogel assembly, characterization and release in vitro. We will study the effect of nanogel on CXCR4 antagonism, lysosome escape and introcellular control release.We will study the biocompatibility of this drug delivery system on rats and use a rat BDE-neu orthotopic CCA model to conduct test of anticancer activity of microRNA loaded Dextrin nanogel. We use dual-functional nucleic acid delivery strategy to target chemokine network and microRNA. This conceptually new approach to the design of nanoparticles is expected to significantly enhance the effectiveness of combination NA therapies not only in CCA but also in other cancers and diseases in which CXCR4 is important for the disease pathology.

本课题针对目前胆管癌临床治疗的严峻现状，提出microRNA和癌症转移相关的趋化因子受体CXCR4为双重靶点治疗转移性胆管癌的构想，设计了还原敏感及溶酶体逃逸的负载microRNA糊精纳米凝胶给药系统用于抗癌、抗转移治疗。本课题根据胆管癌的生理病理环境，采用生物相容性糊精为骨架材料，经CXCR4拮抗剂CM7、精氨酸及胱胺修饰制备成兼具CXCR4 拮抗和溶酶体逃逸能力的生物可还原纳米凝胶。研究糊精衍生物结构与纳米凝胶形成的关系，研究其组装因素、制备和表征、体外释放动力学；探讨糊精纳米凝胶组成和CXCR4拮抗能力、溶酶体逃逸能力及胆管癌细胞内控释的构效关系；全面研究该载体的大鼠生物安全性；建立大鼠原位BDE-neu胆管癌动物模型，研究该双功能糊精纳米凝胶负载microRNA对胆管癌的治疗作用。验证“双靶点”治疗转移性癌症及其他趋化因子相关疾病的可行性与潜力，为药物传递系统提供新的设计平台。

肿瘤转移是导致肿瘤患者生存率低的主要原因，目前缺乏有效的治疗方式。肿瘤转移途径既与肿瘤细胞的特点有关也取决于转移部位的微环境。在肿瘤转移的多个环节中，CXCR4/SDF-1信号轴给肿瘤转移提供信号刺激，细胞粘附因子CD44提供肿瘤转移的转移微环境，其帮助癌细胞从原发肿瘤转移到内皮下基质。因此，本课题根据肿瘤转移的病理性过程，设计并构建了一种同时拮抗CXCR4及递送CD44抑制剂miR-34a的多功能糊精纳米凝胶来治疗转移性乳腺癌。该设计主要靶向乳腺癌转移中的两条关键信号通路以起到协同的抗肿瘤及抗转移的作用。该纳米凝胶是通过在糊精上偶联CXCR4拮抗剂从而使纳米凝胶具有肿瘤靶向作用和CXCR4拮抗作用，同时通过在糊精上偶联阳离子材料1.8k-PEI从而使纳米凝胶具有优越的miRNA包载能力。具有CXCR4拮抗和包载miRNA能力的糊精和miR-34a通过静电吸附吸附作用结合形成最终纳米凝胶制剂DPC/miR-34a。该纳米制剂不仅可以拮抗CXCR4信号轴，同时可以抑制粘附因子CD44的表达，从而阻断了肿瘤转移的信号轴和转移微环境，实现高效的抗肿瘤转移。此外，此纳米凝胶包载的miR34-a同时具有下调抗凋亡蛋白Bcl2的作用从而实现抗肿瘤疗效。此纳米制剂通过简单酰胺反应即可合成制备，同时兼具高miRNA包载能力和CXCR4拮抗能力，此纳米针对转移性乳腺癌制剂具有广阔的临床应用前景。.本课题已系统研究了该纳米凝胶的理化性质、miRNA包载能力和在人乳腺癌细胞MDA-MB-231的摄取、溶酶体逃逸机制，纳米凝胶在体外的抗肿瘤转移的效果及其体内组织分布和肿瘤靶向能力，进一步评价了纳米凝胶在转移性乳腺癌模型和原位乳腺癌模型上的抗肿瘤和抗转移效果。从结果来看，由于CXCR4的修饰，纳米凝胶具有很好的增加肿瘤细胞摄取能力和肿瘤靶向性。另外在体内体外的抗肿瘤实验中，纳米凝胶显示出卓越的抗肿瘤效果，同时也验证出了纳米凝胶给药之后的Bcl2蛋白表达的下降。并且，在体内外的抗转移研究中，纳米凝胶通过下调CD44蛋白的表达和拮抗CXCR4,具有卓越的抗转移能力。.本课题制备的纳米凝胶体系，突破了传统抗肿瘤转移的单一性形式，拓展了协同抗转移的方法和思路，具有较强的创新性和跨学科性。此纳米凝胶体系实现了高效的体内基因递送载体的开发提供了借鉴，为糊精纳米凝胶材料的生物医学应用做出了进一步探索。