以AKR1C3为靶点的纳米siRNA干涉体系的构建及其靶向性抑制去势抵抗性前列腺癌的实验研究

As a key enzyme in the final two steps of androgen synthesis in human prostate cancer cells, aldo-keto reductase family 1 membr C3 (AKR1C3) has recently been regarded to be biomarker and potential anti-cancer drug target in castrate resistant prostate cancer (CRPC). Although there’s progression on AKR1C3 inhibitor researches, selective AKR1C3 inhibitors are still under investigation. Our prior study found that cellular testosterone and cell growth were significantly decrease by liposome transfection of AKR1C3; in our screening AKR1C3 inhibitors from traditional Chinese medicine (TCM) monomer library, we found berberine could decrease the formation of total testosterone (T) and inhibit the growth of CRPC cell line in a dose-dependent manner. Based on these studies, this project combines the nanomedicine and RNAi technology to synthese a novel nanocarrier with target head A10-3.2 to load siAKR1C3 (APT-PEG-PAMAM/siAKR1C3, APP/siRNA). And evaluating the stability of APP/siAKR1C3, the tumor-targeting therapeutic effect and the molecular mechanism of it on CRPC. The project develops the new strategy for the treatment of CRPC.

醛酮还原酶AKR1C3是雄激素合成最后步骤关键酶，被视为前列腺癌向去势抵抗性前列腺癌（CRPC）转化的生物学标记和防治CRPC的潜在靶点。近年AKR1C3抑制剂研发虽取得一定进展，但靶向特异性AKR1C3抑制剂尚处于研究探索阶段。本项目前期工作显示，脂质体转染AKR1C3 siRNA，能减少细胞睾酮含量，抑制CRPC细胞增殖；对中药单体库筛选发现，小檗碱通过抑制AKR1C3酶活性，抑制CRPC细胞增殖。在此基础上，本项目拟采用纳米医学与RNA干涉技术相结合，构建以AKR1C3为靶点，以A10-3.2为导向分子的前列腺癌靶向特异性siRNA 干涉体系（APT-PEG-PAMAM/siAKR1C3），并在细胞水平全面评价该系统的稳定性、靶向性与有效性，初步观察全身给药后对前列腺癌小鼠模型的抑瘤作用。本研究将为AKR1C3 siRNA的体内应用及前列腺癌CRPC的治疗提供理论基础和实验依据。

以RNA干涉技术(RNAi)为基础的基因治疗是肿瘤治疗领域的新策略，而开发提高siRNA的稳定性、靶向性和可控释放基因药物的多功能载体是实现RNAi癌症治疗的重大挑战。基于肿瘤细胞自身获得雄激素合成能力是前列腺癌进展为激素抵抗性前列腺癌（CRPC）的关键因素，基因沉默醛酮还原酶AKR1C3可有效治疗CRPC这一理论基础，本项目将纳米医学与RNA干涉技术相结合，以AKR1C3为治疗靶标，以PSMA适配体（aptamer）为导向分子，以PAMAM和PEG构成正电子性聚合物纳米材料载体，表面连接PSMA-aptamer成功合成了主动靶向性纳米载体PPA；通过筛选有效下调AKR1C3蛋白的siRNA，并将之与siRNA连接，成功构建了核酸纳米粒(PAMMA-PEG-PSMA-aptamer/AKR1C3-siRNA，PPA/siRNA)。通过SRB实验和琼脂糖凝胶电泳实验，明确了在细胞安全范围内的纳米载体合成比例（PAMAM-PEG：PSMA-aptamer：siRNA=1:1.5:0.5）。通过对PPA/siRNA进行电荷表征、粒径表征、形态表征及核磁共振氢谱鉴定，明确了PPA/siRNA是理想的球形核酸纳米粒子。通过体内外实验检测了PPA/siRNA的靶向性和有效性，明确了其对PSMA阳性表达前列腺癌细胞的主动靶向抑制作用，且该抑制作用具有时间和浓度依赖性。通过模拟去势抵抗性前列腺癌，构建去势环境下的高表达AKR1C3的LNCaP细胞，揭示了PPA/siRNA下调AKR1C3 蛋白和cyclin D1蛋白，有效抑制前列腺癌细胞增殖的作用机制。本研究成果有效避免了传统AKR1C3抑制剂使用过程中出现的组织选择性低、特异性差等问题，为AKR1C3 siRNA的体内应用及CRPC的治疗提供理论基础和实验依据。