基于酸性肿瘤微环境的新型缓释载药微球的肝癌栓塞治疗实验研究

Chemoembolization is the first-line treatment for advanced hepatocellular carcinoma, but the recurrence rate of patients is still high. It has been found that the acidic tumor microenvironment is highly correlated with its prognosis. Our previous in vitro experiments have confirmed that the anti-tumor efficacy of chemotherapeutic drugs can be improved by changing the pH of the tumor microenvironment，but the co-loading of chemotherapy drugs and sodium bicarbonate with embolized microspheres has not been reported, and its anti-tumor efficacy is still unclear. In our pre-experiment，we successfully prepared doxorubicin/sodium bicarbonate co-loaded microspheres (DOX/NaHCO3-MS) by S/O/O emulsification and solvent volatilization, and the cell experiments have initially confirmed that it has a good anti-hepatocarcinoma effect. In this study, we aim to: (1) Defining and optimizing the formulation process and physicochemical properties of DOX/NaHCO3-MS; (2) The in-vitro experiments would be performed to determine the effects of DOX/NaHCO3-MS on proliferation, apoptosis, invasion and migration, cell cycle, and expression of chemokines, angiogenic factors and stemness markers of tumor; (3) The synergistic anti-liver cancer effect of embolization, chemotherapy and tumor microenvironment pH regulation would be confirmed at the animal level based on the VX2 orthotopic liver cancer model of rabbit. This study will provide new ideas for the safety, efficient and precision embolization of blood-rich solid tumors.

化疗栓塞治疗是临床中晚期肝癌的一线疗法，但接受治疗患者的复发率仍较高，已有研究发现酸性肿瘤微环境与其预后高度相关。我们前期体外实验证实通过改变肿瘤微环境的酸碱度能够提高化疗药的抗肿瘤疗效，但化疗药和碳酸氢钠共载栓塞微球仍未见报道，其抗肿瘤疗效尚不清楚。前期工作中，我们通过S/O/O乳化-溶剂挥发法成功制备阿霉素/碳酸氢钠共载微球（DOX/NaHCO3-MS），细胞实验初步证实其具有较好的抗肝癌疗效。本项目拟：（1）明确并优化DOX/NaHCO3-MS制备的处方工艺和理化性质；（2）体外细胞实验确定DOX/NaHCO3-MS对肝癌细胞增殖、凋亡、侵袭迁移能力、细胞周期的影响，以及对趋化因子、血管生成因子和肿瘤干性标志物表达的影响；（3）基于兔VX2原位肝癌模型，在动物层面确证栓塞、化疗以及肿瘤微环境酸碱度调节能够产生协同抗肝癌作用。本研究将为富血供实体瘤的安全高效精准栓塞治疗提供新思路。

经肝动脉化疗栓塞治疗术是临床中晚期肝癌的一线疗法，但接受治疗患者的临床获益仍不足，已有研究发现酸性肿瘤微环境与其预后高度相关。前期研究证实利用碳酸氢钠改变肿瘤微环境的酸碱度能够显著提高化疗药的抗肿瘤疗效，但碳酸氢钠和化疗药共载的功能性栓塞微球仍未见报道，其抗肿瘤疗效尚不清楚。在本项目中，为证实碳酸氢钠和化疗药共载微球的抗肝癌效能，项目组开展了以下研究：（1）通过S/O/O乳化-溶剂挥发法成功制备阿霉素/碳酸氢钠共载微球（DOX/NaHCO3-MS），并对其处方工艺和理化性质进行了全面的探索和确认，明确了制备的微球平均粒径为252 μm，碳酸氢钠负载量为4.3%，阿霉素负载量为0.6%，碳酸氢钠可持续释放72小时以上，阿霉素能持续释放28天以上；（2）利用不同的肝癌细胞系，证实了DOX/NaHCO3-MS对肝癌细胞增殖、凋亡等的影响以及对乳酸保护的肿瘤细胞增殖作用的抑制作用，确认了其具有较强的乳酸中和能力以及抗肿瘤效能；（3）基于兔VX2原位肝癌模型，在动物层面进一步确认了DOX/NaHCO3-MS的肝癌介入化疗栓塞治疗能力，证实其具备更强的体内抗肿瘤作用，明确了栓塞治疗、化疗以及肿瘤微环境酸碱度调节能够产生协同抗肝癌作用。在本项目的支持下，围绕改善肿瘤微环境的新型多功能介入栓塞微球还开展了系列卓有成效的探索性研究工作，还分别设计并制备了单分散碳酸钙纳米粒/明胶复合载药微球、靶向HIF-2α的PVA/HA复合多功能微球以及载阿霉素的磁性微球等系列多功能微球，并展现了卓越的抗肝癌作用，在常规载药微球的基础上显著提升了微球的介入栓塞治疗效能。在本项目的支持下，项目申请人以第一作者及通讯作者身份累计发表SCI研究论文6篇，其中5篇影响因子大于5，产生了显著的社会效益。本项目的研究成果为肝癌以及其他富血供实体瘤的安全高效精准栓塞治疗提供了新思路。