基于Heparosan多糖长循环多功能聚合物胶束的构建及作用机制研究

The main objective of the proposal is to construct a novel multifunctional polymeric micelle drug delivery system with the effects of long circulation, acceptor targeting, redox-sensitive release and reversal of multidrug resistance. Amphipathic copolymer of Heparosan-S-S-VES is synthesized and decorated with her-2 peptide to prepare polymeric micelles, which are used for intracellular targeting delivery of doxorubicin. Furthermore, the endocytosis mechanism, intracellular transport and the distribution in organelles of the micelles are researched deeply in tumor cells. The study of the project will extend the application of heparosan in pharmaceutics, and will provide scientific references for design of polymeric micelle delivery systems in the future.

本项目旨在构建一种新型体内长循环、受体靶向、还原敏感释药及逆转肿瘤细胞多药耐药性的多功能胶束载药系统，以期提高抗肿瘤药物的治疗指数。课题设计思路是将具有长循环功能的Heparosan多糖，通过二硫键，与维生素E琥珀酸酯（VES）链接，合成两亲性共聚物载体材料Heparosan-S-S-VES，然后，创新性地选择Her-2多肽修饰，制备多功能靶向聚合物胶束给药系统，用于细胞内递送阿霉素。该研究对于拓展新型Heparosan多糖在药剂学领域的应用以及完善纳米靶向给药系统的设计具有很好的科学意义。此外，深入考察聚合物胶束的摄取机制、胞内转运、载体和/或药物在亚细胞器的分布等，可望从细胞水平上为今后抗肿瘤药物聚合物胶束系统的研究提供科学参考。

阿霉素（doxorubicin, DOX）是较常用的化疗药物之一，但其靶向性差，毒副作用强，长期使用会产生多药耐药（multidrug resistance，MDR），使其应用受限。Heparosan多糖是一种天然多糖，具有良好的生物相容性，生物可降解性和长循环性。维生素E琥珀酸酯（Vitamin E Succinate，VES）具有抗肿瘤作用，并且可以通过抑制P-gp外排泵克服肿瘤MDR。因此本项目选择Heparosan多糖，进行功能化修饰，通过二硫键链接疏水性的VES，然后引入Her-2多肽作为靶头，构建具有体内长循环、受体靶向、还原敏感释药及逆转肿瘤细胞多药耐药性的Heparosan多糖胶束载药系统，以期显著提高抗肿瘤药物的治疗指数。. 通过发酵成功得到Heparosan（HR）多糖，并合成不同的HV、HSV和PHSV载体，通过核磁图谱确证化合物结构。制备系列包载阿霉素的聚合物胶束，粒径均小于200nm，呈均匀球形或类球形，Zeta电位为-20 mV以上，包封率在80%左右，载药量在10%以上。血清中稳定性较好，且体外具有明显的还原敏感释放及酶敏感释放行为。空白胶束的细胞存活率均大于90%，载药胶束在肿瘤细胞中的细胞毒性高于正常细胞，说明载体具有较好的生物相容性和较小的毒副作用。还原敏感性胶束摄取进入细胞后药物更快释放并进入细胞核，细胞毒性显著大于游离药物和非还原敏感性胶束，其摄取机制表明通过多种途径内吞进入细胞主要为网格蛋白介导的内吞途径。逆转多药耐药实验表明，功能性载药胶束被耐药细胞摄取后通过快速溶酶体逃逸、抑制细胞内药物外排、促进细胞凋亡的活性氧含量增加细胞内药物含量，发挥更强的抗肿瘤作用。与DOX/HSV胶束相比，靶向聚合物胶束通过受体介导的内吞更多的蓄积于肿瘤细胞内，发挥更好的抗肿瘤效果。. 本项目构建的基于Heparosan多糖多功能给药系统克服基于PEG、HA等抗肿瘤载体给药系统的不足，实现更好的肿瘤靶向作用和细胞内吞作用，解决DOX半衰期短、易产生MDR现象、毒副作用强等问题，为肿瘤化疗过程提供多功能、综合性的治疗新思路，也为Heparosan多糖聚合物胶束在相关抗肿瘤靶向给药系统的研究应用奠定基础和提供参考。