叶酸靶向载药相变型高分子纳米光声造影剂的显像与治疗研究

The therapy of hepatocellular carcinoma is updating, but five-year survival rate have not increased significantly, so the new strategy was needed. The development of photoacoustics and targeted molecular contrast agent may provide an new way for observation of qualitative or quantitive in pathological process of hepatocellular carcinoma in molecular level. We will work together to develop the targeted multifunction contrast agent which loaded medicine, so can not only image the tumor cytogenesis but also be used in therapy by monitoring in molecular imaging.. As the new potential anticancer medicine, arginine deiminase has the highly significant therapeutic effect in first treatment, but the follow therapeutic effect is not so good because of high immunogenicity. Encapsulated by polymers and targeted strategy will be the effective method to lower the immunogenic. Our research involve in molecular biology, substance material science and pharmaceutics and so on. Based on the former study- folater-targeted,phase-change polymer contrast agent, combine with metarginase as the medicine, we will prepared the targeted phase-change and loaded medcine multifunction photoacoustic contrast agent combine with low intensity focused ultrasound to study the targeted imaging and therapy effect in in-vitro and vivo liver cancer models. We aim to resolve the essential problems in ultrasound molecular imaging and therapy technology and provide a new means and method for tumor diagnosis and treatment.

近年肝癌的治疗手段不断变新，但5年生存率未见显著提高。治疗肝癌需要新策略。 . 光声成像技术和靶向分子造影剂的迅速发展，有望在分子水平对肝癌病理过程进行在体定性或定量的可视化观察。如将分子造影剂与药物结合，构建一种靶向多功能造影剂，既能在体显示肿瘤细胞发生、发展又能在分子成像的监控下进行治疗，将为肝癌的诊治开辟新思路。. 精氨酸脱亚胺酶是极具潜力的治疗肝癌的抗癌新药。首次疗效非常显著，但由于其高免疫原性影响后续疗效。高分子材料包裹和靶向策略无疑是降低其免疫原性的有效方法。 本项目涉及分子生物学、材料学、药剂学等学科。在已成功开发叶酸靶向相变载金高分子超声及光声造影剂的基础上，以精氨酸脱亚胺酶为治疗药，构建一种集显像与治疗于一体的靶向载药相变型多功能光声造影剂；并联合低强度聚焦超声辐照研究在肝癌模型中靶向显影及疗效，以解决肝癌治疗中的分子显像和治疗的核心问题。

肝癌的治疗手段不断更新，但5年生存率未见显著提高。精氨酸脱亚胺酶(arginine deiminase ,ADI) 是一种极具潜力的治疗精氨酸缺陷型肿瘤的抗癌新药，用于治疗肝癌的效果良好，但ADI作为微生物来源的异源蛋白，对人体有较高的免疫原性，疗效随给药次数的增加而下降。近年来，基于靶向精准治疗策略的发展，我们利用分子造影剂与抗癌药物结合，通过构建靶向多功能造影剂，能有效降低免疫原性，在体显示肿瘤细胞发生、发展，并可在分子成像的监控下进行治疗，为肝癌的诊治开辟新思路。. 在本研究中以大肠杆菌包涵体表达，通过复性，纯化后获得纯度在 98%以上，比活为20 IU/mg的 ADI，体外研究其有效治疗剂量，浓度在1μg/mL时，对H22细胞的抑制率最佳，为70%。以本课题前期研究所获高纯度的PLGA-PEG-FA高分子靶向材料为壳材，用双乳化法包裹ADI及全氟戊烷(PFP) 制备的叶酸受体靶向纳米微球PLGA-PEG-FA/PFP/ADI NPs（缩写为FA-ADI-NPs），所获得微球外观呈现乳白色，分布均匀，大小均一，粒径为239.3nm±82.84nm， PDI为0.097，Zeta 电位为−19.6mV。电镜下靶向纳米微球形态规则,呈球形。HPLC显示ADI包封率在11.83±0.64%。在低功率聚焦超声（LIFU）作用下（功率1.2W/cm2， 3min），靶向纳米微球内部PFP发生液-气相变使纳米微球变大，破裂，增强了超声显影，同时微球内的ADI释放。. 体外实验，叶酸受体靶向纳米微球显示了优良的靶向性，且联合 LIFU 辐照后，载ADI的靶向纳米相变微球能有效增强对H22肝癌细胞的细胞毒性。体内实验，以小鼠荷H22肿瘤为模型，当低强度聚焦超声(LIFU) (1.2W/cm2， 3min)作用后，靶向纳米微球内PFP 发生液-气相变，肿瘤显影得到增强，并且以叶酸靶向载ADI纳米微球联合LIFU 组的小鼠肿瘤生长指数最低。本研究的结果提示，将ADI包埋在NPs中，能增强ADI的稳定性，减小免疫原性，且因叶酸的靶向能力，增加了肿瘤部位药物的浓度，提高了体内疗效，因此，叶酸靶向载ADI纳米微球具有良好的安全性，能提高ADI的疗效，为肝癌的分子显像和治疗研究提供新的技术方案。