高肿瘤富集和渗透的刺激响应型树枝状聚合物载药体系的制备及其抗肿瘤应用研究

After extravasation from tumor vessels, nano drug carriers are mainly limited to the very adjacent regions due to the abnormal physiological characteristics of tumors, leaving large tumor areas untouched by the carried therapeutic agents and limiting greatly their therapeutic effects. In view of this, we would develop a MMP-responsive and tumor-penetrating peptide mediated drug delivery system based on dendrimer macromolecules. On one hand, PEG modification makes the drug carriers accumulate in tumor tissues; on the other hand, after the carrier reaching tumor tissues, PEG chains fall out from the dendrimer due to the cleavage of the substrate peptide. The small size of dendrimer and tumor-penetrating peptide make the drug carrier penetrate deep into tumor tissues. The accumuation, penetration and tumor inhibition effect of the drug carry system on the in vitro and in vivo levels will be investigated, and the effects of the carrier size，MMP responsibility and tumor-penetration peptide on the tumor penetration and the tumor inhibition will also be investigated, which would provide a novel method for high efficiency tumor therapy.

肿瘤独特的生理学特征使进入肿瘤的大部分纳米药物只能分布在血管周围，难以在肿瘤内有效渗透，这种情况下，大部分肿瘤细胞无法接触到足量药物，严重限制了药物疗效。针对这一瓶颈问题，本项目提出利用基质金属蛋白酶（MMP）底物肽-PEG偶联物和肿瘤穿透肽联合修饰树枝状聚合物，制备同时具有高肿瘤富集和瘤内渗透性能的响应型纳米载药体系。一方面利用PEG修饰提高纳米载药体系在肿瘤中的富集，另一方面，到达肿瘤组织后，PEG在肿瘤组织高表达的MMP作用下脱落裸露出肿瘤穿透肽，利用树枝状聚合物的小尺寸效应和肿瘤穿透肽的双重作用提高载药体系在瘤内的渗透深度。并在细胞和活体层面研究该纳米载药体系在肿瘤组织中的富集、渗透和抗肿瘤疗效，探讨载体尺寸、MMP响应性和肿瘤渗透肽对该载药体系肿瘤富集和瘤内渗透的影响和机制以及肿瘤富集和瘤内渗透对抗肿瘤疗效的影响和规律，为进一步提高纳米载药体系的抗肿瘤疗效提供新的方法和思路。

肿瘤独特的生理学特征使进入肿瘤的大部分纳米药物只能分布在血管周围,而难以在肿瘤内有效渗透, 严重影响了纳米载药体系的肿瘤治疗疗效。因此制备能够有效在肿瘤组织中渗透的纳米载药体系对提高纳米载药系统的疗效具有重要的意义。在本项目中，以PAMAM为载体,以靶向NRP-1的小分子多肽CRGDK为靶向分子，制备了负载抗肿瘤药物紫杉醇的纳米药物输运体系，并对其体内外荧光成像、肿瘤组织渗透性及抗肿瘤疗效进行了系统的研究。取得如下研究成果：1） 制备了CRGDK修饰的负载紫杉醇的PAMAM纳米载体系，紫杉醇可以在酯酶的作用下进行药物释放。动态光散射结果显示该纳米体系的水合粒径为5.4纳米，表明该体系同时具有小尺寸和肿瘤穿透肽；2）利用三阴性乳腺癌细胞MD-MBA-231为研究对象，体外细胞实验表明，该靶向纳米载药体系能够特异性的靶向三阴性乳腺癌。由于该体系负载的紫杉醇具有缓释性， 因此在测试浓度下，纳米载药体系的细胞毒性均低于临床用紫杉醇注射液；3）利用体内近红外荧光成像评估了该靶向纳米载药体系对肿瘤组织中的富集和渗透，结果表明该靶向纳米体系相较于非靶向组在肿瘤组织中的富集和渗透均有显著的提高； 4）利用荷MD-MBA-231肿瘤的小鼠为模型，研究了该载药体系的体内肿瘤抑制效果。结果表明，该载药体系的肿瘤抑制效果比非靶向组和市售紫杉醇注射液均有明显的增强，并且对小鼠没有明显的毒副作用。该项目的开展为提高纳米药物在肿瘤组织中的渗透提供了一种新的选择。