pH/还原双重响应性交联纳米胶束靶向递送BCRP-siRNA/阿霉素治疗乳腺癌研究

Breast cancer resistance protein (BCRP) is a newly discovered transporter protein, and its expression is positively correlated with cancer drug resistance. Therefore, the use of therapeutic siRNA silencing BCRP expression can overcome cancer drug resistance. Based on our previously developed PEG-oligocholic acid polymeric micelles, we propose to design and develop a new class of nano-carrier, which is able to co-load therapeutic siRNA and drugs, and overcome the multi-stage biological barriers for gene and drug delivery. The introduction of polyethyleneimine (PEI) into micelles will help wrap siRNA through electrostatic interactions, and facilitate the endosome escape of micelles through "proton sponge effect". Disulfide cross-linkage will improve in vivo stability of micelles and increase the EPR effect-based tumor accumulation. It has been reported that more than 50% of breast cancer patients over-express luteinizing hormone-releasing hormone (LHRH) receptors. The decoration of nanocarrier with LHRH peptide will facilitate the breast cancer cell targeting and receptor-mediated intracellular uptake. pH/redox dual response will achieve controlled "two-stage" intracellular gene/drug release to produce a maximum synergistic effect. If successfully proven in animal models (particularly PDX model), this novel nano-micelle system for co-delivery of BCRP-siRNA and doxorubicin will have great translational potential in clinic.

乳腺癌耐药蛋白 （BCRP）是近年来新发现的转运蛋白，其表达水平与肿瘤耐药呈正相关。因此，利用治疗性siRNA沉默肿瘤中BCRP的表达，可阻断肿瘤耐药。本课题拟在前期研发的PEG-胆酸纳米胶束基础上，设计可共载siRNA、药物，并能克服递送过程中多级生物学障碍的新型纳米载体。纳米胶束内引入的聚乙烯亚胺（PEI）既可通过静电相互作用包裹siRNA，又可通过“质子海绵效应”协助内含体逃逸。双硫键交联可提高纳米胶束的体内稳定性和基于EPR效应的肿瘤富集。50%以上临床乳腺癌过度表达促黄体激素释放激素（LHRH）受体，LHRH多肽修饰可增加纳米胶束的乳腺癌细胞靶向特异性和胞内摄取。pH/还原双重响应性有利于纳米胶束在细胞内“两阶段”释放基因、药物，最大限度实现协同治疗效应。共载BCRP-siRNA/阿霉素纳米胶束抗乳腺癌疗效如能在动物模型（尤其是PDX模型）获得成功，将具有重要临床转化意义。

我们已成功完成项目计划内容，达预期目标。创新性制备了LHRH-DCMs和PSAP（PEG-SS-ABP-PA）嵌段共聚物，用于递送抗肿瘤药物或/和siRNA治疗耐药肿瘤。在前期基础上合成了新型胆酸修饰的PEG化的支状共聚物（PEG-SS-DA），递送STAT3抑制剂BBI608探讨纳米药物对肿瘤干细胞的作用。课题组同时研究了金纳米颗粒和氧化铁纳米粒的摄取和分布。成果如下：.1）LHRH受体在50%以上的乳腺癌患者中过度表达，课题组合成LHRH多肽修饰交联纳米胶束（LHRH-DCMs）用于靶向递送紫杉醇治疗乳腺癌。结果显示，LHRH-DCMs在肿瘤细胞系移植模型和转基因动物等乳腺癌肿瘤模型中具有良好的肿瘤组织和细胞靶向性，提高了纳米胶束药物的抗肿瘤疗效。.2）YAP介导肺癌小分子靶向药物耐药，为进一步提高耐药肺癌的治疗效果，我们合成了PSAP用于递送YAP-siRNA和吉非替尼（Gefitinib）。结果显示，PSAP纳米胶束能够同时装载YAP-siRNA和吉非替尼（Gef-YAPsiRNA@PSAP），且是一种优良的光敏剂。结果表明，Gef-YAPsiRNA@PSAP纳米胶束在肿瘤部位富集；当共载吉非替尼和YAP-siRNA，联合光动力治疗时，与单纯PDT或药物联用相比，Gef-YAPsiRNA@PSAP+PDT显著提高了药物的抗肿瘤活性，且生物相容性较好。.3）STAT3在肿瘤发生发展中起重要作用，且参与肿瘤干细胞的形成。我们设计合成了以PEG-SS-CA为骨架的新型支化共聚物递送BBI608（一种STAT3抑制剂）用于治疗肺癌。结果显示：BBI608-NPs能显著抑制肺癌细胞及干细胞生长，并可通过EPR效应在肿瘤富集，体内实验进一步证明BBI608-NPs对肺癌PDX模型具有良好的治疗作用和杀伤肿瘤干细胞能力。.4）课题组研究了不同粒径的金纳米在不同细胞中的摄取、毒性及在体内的生物分布；通过多种方法研究了氧化铁纳米颗粒在巨噬细胞、癌细胞和异种移植模型中的摄取和分布。结果显示：金纳米的粒径和靶细胞类型是细胞摄取、毒性和体内生物分布的关键因素；氧化铁纳米颗粒的细胞摄取主要通过小窝介导的内吞作用，其体内主要分布在肝脏和脾脏，在肿瘤中摄取明显，清除较慢。.综上，本系列研究结果对靶向纳米药物开发、小分子抑制剂耐药克服、肿瘤干细胞治疗和纳米药物安全性等转化研究有重要意义。