治疗多药耐药肿瘤的基质金属蛋白酶触发释放胶束递药系统构建及作用机制研究

Multidrug resistance (MDR) of cancer is one of the contributing factors for chemotherapy failure of many cancers. In order to enhance the overcoming the MDR, lower the systemic toxicity and improve the chemotherapeutic effect of anticancer agents, we are intended to develop a novel targeting micelle nanosystem which could be triggered by the microenvironment of MDR cancer. It has been reported that matrix metalloproteinases(MMPs) are highly overexpressed in tumor microenvironment. Therefore, MMPs-triggered drug delivery system was designed based on Pluronic polymer which has demonstrated outstanding tumor MDR reversing effect in our previous study. The designed nanosystemis expected to reverse tumor MDR, home to the location of MDR tumor and reduce whole systemic toxicity of the antineoplastic agents. The pharmacokinetic, the targeting efficiency, the MMPs-response drug release characteristic and the MDR-overcoming mechanism of the micelle nanosystem incorporating paclitaxel will be evaluated in vitro and in vivo. Furthermore,the inhibitory effect of tumor invasion, migration and its mechanism will be investigated in MDR model.

肿瘤多药耐药（MDR）是当前肿瘤治疗失败的主要原因，也是当前肿瘤治疗研究领域的热点问题。泊洛沙姆（Pluronic）混合胶束在逆转肿瘤MDR方面表现出良好的效果，但在肿瘤部位定位释放的效果不明显，也未能有效降低毒性。本课题拟利用MDR肿瘤微环境中存在基质金属蛋白酶（MMPs）高表达这一现象，用基质金属蛋白酶2、9（MMP-2、9）敏感肽修饰一种Pluronic并与另一种Pluronic形成混合胶束，构建MMPs触发释放胶束递药系统，该系统具有Pluronic胶束逆转肿瘤MDR的作用，同时又可在MDR肿瘤部位定位释放，降低药物的全身毒性。利用紫杉醇(PTX)为模型药物在体内外评价该递药系统的靶向性能，研究药动学特性。在细胞和动物水平研究MMPs触发释放胶束递药系统对MDR肿瘤的作用和作用机制，并研究探讨其作用于MDR肿瘤后对肿瘤侵袭迁移的作用及作用机制。

本项目构建了两种包载抗肿瘤药物的MMP-2/9触发释药胶束递药系统，为研究和开发新型刺激响应性纳米递药系统提供了实验依据和理论基础。 研究一分别在PluronicP123和PluronicF127两端键合MMP-2/9敏感肽（GPLGIAGQ）得到PG和FG。以紫杉醇（PTX）为模型药物，制备了PG和FG的单一胶束和混合胶束，进行了体外稳定性，MMPs酶敏感特性以及细胞学研究。针对上述胶束存在酶敏感性不高，血浆中迅速清除的缺点，进一步构建了一种基质金属蛋白酶触发释药的Pluronnic胶束载药系统构（PG-SG-PTX）。该系统采用同样具有MMP-2/9敏感肽段的带负电材料琥珀酰明胶，在胶束外层形成一层带负电的保护层而具有长循环作用。研究表明PG-SG-PTX在体外和无MMPs环境中稳定性提高，而在高侵袭性及多药耐药（MDR）肿瘤的高MMP-2/9环境中，胶束稳定性变差，药物释放加速，具有酶触发释药的特性。该递药系统在治疗MDR肿瘤方面既具备普通Pluronic混合胶束抑制P-gp的优点，又通过用MMPs敏感材料对形成混合胶束的材料进行修饰，使之能够在MMPs高表达的MDR肿瘤部位触发释药，提高对MDR肿瘤的治疗效果。药效学初步研究表明PG-SG-PTX对高侵袭性和MDR肿瘤的治疗效果提高,毒副作用降低。在研究了静脉注射给药途径后，利用肺部肿瘤高表达MMP-2/9、可局部给药的特点，对雾化吸入给药方式治疗肺部转移肿瘤进行了研究，结果表明PG-SG-PTX吸入给药能够显著提高肺部肿瘤的治疗效果。研究二以MMP-2/9敏感多肽GVGLIGK-NH2（GK8）为连接基团，合成了mPEG2K-GK8-α-TOS（TGK），并将其与聚乙二醇维生素E琥珀酸酯（TPGS）按一定配比混合，构建了一种MMP-2/9敏感的TGK-TPGS混合胶束递药系统(简称TGK胶束)。以多西紫杉醇（Docetexl, DTX）为模型药物，对TGK胶束在细胞和动物水平进行了评价。结果发现，该系统既能改善多西紫杉醇的溶解性，又能控制药物释放，增加肿瘤局部药物浓度，同时具备逆转肿瘤多药耐药的能力，提高了多西紫杉醇对高表达MMP-2/9肿瘤的治疗效果。