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黑素瘤(melanoma)是极易转移、死亡率较高的皮肤恶性肿瘤。目前,除手术切除早期黑素瘤外,对已发生转移的晚期黑素瘤并无较好的临床治疗方法。肿瘤血管与肿瘤的生长、转移、复发和预后密切相关。肿瘤抗血管生成为抗肿瘤治疗提供了新的研究思路。目前,已有包括贝伐单抗在内的六种肿瘤血管生成抑制剂(Avastin,Nexavar,Votrient,Sutent,Caprelsa和Inlyta)被FDA批准上市,用于中晚期癌症患者治疗,并体现较好的临床疗效。 节拍性化疗(Low-dose metronomic chemotherapy,LDM)是一种新的肿瘤抗血管生成治疗策略,指化疗药物按低剂量、间歇期短、长时间的一种给药方式。它有别于最大耐受剂量化疗(Maximum Tolerated Dose,MTD),LDM一般为MTD的十分之一到三分之一的剂量范围,在该剂量下,长时间连续性给药能够增强该化疗药物抗血管生成活性达到提高抗肿瘤疗效并降低毒副作用的目的。 目前,节拍性化疗主要聚焦在化疗药物原形药物上,借助药物递送系统(Drug Delivery System,DDS)的节拍性化疗报道较少。DDS在抗肿瘤治疗中已得到广泛认可,其代表性药物白蛋白紫杉醇(Nab-paclitaxel)和阿霉素脂质体(Doxil)已被FDA批准用于治疗卵巢癌和晚期乳腺癌,并取得较好的临床效果。研究表明,大部分化疗药物都具有抗血管生成活性。其中,紫杉烷类和长春新碱类药物的抗血管生成活性最强。基于此,本研究借助PEG化的隐形纳米粒载药系统装载具有优良抗血管生成活性的化疗药物紫杉醇(PTX),以荷B16黑素瘤裸鼠为动物模型,进行该药物递送系统节拍性化疗抗肿瘤作用及其机制研究。 本研究采用开环聚合法合成CH3O-PEG-PLA聚合物。以该聚合物为载体材料,采用乳化-溶剂挥发法制备装载紫杉醇的隐形纳米粒(PTX-NP)。PTX-NP粒径为110.2nm(DLS检测),Zeta电位为-20.13mV。透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)观察纳米粒大小均匀,外观圆整,表面光滑,无粘附聚集。高效液相色谱(HPLC)分析测定纳米粒载药量为8.73%,包封率为42.35%。隐形纳米粒体外释放表现为初始突释和继后缓慢释放过程,在含50%(v:v)大鼠空白血浆的PBS中释放速度速度快于pH7.4的PBS。SD大鼠体内药动学研究表明,与Taxol的半衰期(0.58h)相比,PTX-NP体内半衰期延长至13.48h。与Taxol相比,PTX-NP的AUC提高了30倍。药动学结果提示,PTX-NP延长了药物体内滞留时间。 以黑素瘤细胞B16和人脐静脉内皮细胞HUVEC为细胞模型,研究了PTX-NP的体外节拍性化疗细胞毒性及抗血管生成作用。以香豆素-6为荧光探针,共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)下观察,隐形纳米粒显著增加HUVEC对隐形纳米粒的摄取。对其摄取机制进行考查发现,隐形纳米粒是通过细胞膜小窝介导的内吞入细胞,该过程需要消耗能量。细胞学实验表明,PTX浓度为0.01-1nM的试验范围内,空白NP均未引起肿瘤细胞和内皮细胞增殖抑制,表明PEG-PLA材料安全无毒;药物作用24h时,市售紫杉醇注射液(Taxol)和PTX-NP对HUVEC的增殖抑制作用无显著性差异;然而,药物连续作用216h时,PTX-NP抑制HUVEC增殖的活性显著高于Taxol,且呈现浓度依赖性。PTX-NP在PTX浓度小于0.01nM时抑制HUVEC迁移的活性显著大于Taxol;PTX-NP在PTX浓度大于0.01nM时抑制HUVEC小管形成的活性显著大于Taxol。以DiR作为荧光探针标记纳米粒,以荷B16黑素癌肿瘤裸鼠为动物模型,小动物活体成像技术(Xenogene)考察隐形纳米粒肿瘤组织靶向性。给药48h后解剖裸鼠,小动物活体成像仪下观察肿瘤组织内荧光强度。结果表明,隐形纳米粒显著在肿瘤部位的蓄积量增强,这一结果提示,隐形纳米粒可通过“EPR效应”在肿瘤组织中蓄积。 本研究以荷B16黑素瘤裸鼠为动物模型,进行载药隐形纳米粒抗肿瘤作用及其机制研究。首先,筛选出PTX-NP用于治疗荷B16黑素瘤裸鼠的最大耐受剂量(MTD,30mg/kg)和节拍性化疗剂量(LDM,4mg/kg)。实验结果显示,与Control(p<0.01)、Taxol MTD(p<0.01)、Taxol LDM(p<0.05)和PTX-NPMTD(p<0.05)相比,PTX-NP LDM能显著抑制肿瘤生长。PTX-N PMTD和Taxol MTD引起荷瘤裸鼠体重减轻,PTX-NP LDM未观察到任何毒副反应。肿瘤组织的免疫组化染色结果表明,与Control相比,PTX-NP LDM肿瘤组织中TSP-1分泌增加了2.3倍;与PTX-NP MTD相比,PTX-NP LDM肿瘤组织中TSP-1分泌增加了0.68倍,CD31阳性的微血管密度则减少58.1%。 本研究首先制备PEG化隐形纳米粒给药系统,然后将具有优良抗血管生成活性的化疗药物PTX装载于NP系统中,以此为药物递送系统模型进行节拍性化疗抗肿瘤作用及其机制研究。―节拍性‖静脉注射后,隐形纳米粒通过EPR(Enhanced Permeation and Retention)效应,经血管渗漏至肿瘤组织,并滞留于组织中。纳米粒中持续释放的PTX通过降低内皮细胞CD31含量,上调TSP-1表达,抑制内皮细胞增殖,并诱导内皮细胞凋亡来实现抗血管生成抗肿瘤的目的。本研究为发展节拍性化疗新方法提供理论依据和实验基础。