新型功能化可触发释药的当归多糖抗肿瘤药物载体的研究

Most anticancer drugs are known as lack of selective tissue distribution, low bioavailability, and high body toxicity, which is a critical problem in cancer treatment. Appropriate vehicles have emerged with active-targeting and controlled drug release property and shed light on overcoming this major hurdle. Therefore, it is urgent necessary to develop novel drug vehicles with better efficacy and lower toxicity to deliver anticancer drugs. In the present study, a novel multifunctional nano-sized carrier based on polysaccharide extracted from Angelica sinensis is designed and synthetized. Angelica sinensis polysaccharide modifies with aptamer abounding specifically in cancer tissue, cell-penetrating peptides like “Shuttle” to cross the plasma membrane barrier, as well as cystamine with redox-responsive for triggered anticancer drug release in cancer cells. Paclitaxel is chosen as the model drug to be loaded in the novel multifunctional nanoparticles. The physicochemical properties and in vitro and in vivo evaluations including anticancer efficiency, cellular uptake mechanism, and tumor tissue targeting and pharmacokinetics behavior are evaluated. This project represents a novel functional carrier based on Angelica sinensis polysaccharide for the delivery of anticancer drug in cancer therapy.

抗癌药物普遍存在缺乏机体组织的特异性分布、生物利用度低和毒副作用大等缺陷。采用具有主动靶向功能的纳米药物载体，实现药物的靶向和控释，可克服以上难题。因此，设计开发安全、有效的新型智能化纳米载体用于抗癌药物的靶向输送，具有重要的现实意义。 在前期工作基础上，本项目以具有多种生物活性的当归多糖为母体骨架材料，构建了以核酸适配体介导的、具有穿透肿瘤细胞膜并将药物传递到胞内的能力、在肿瘤细胞内高浓度谷胱甘肽下可触发释药，且发挥当归多糖与抗癌药物协同抗肿瘤作用的新型功能化靶向抗肿瘤药物载体。选用紫杉醇为模型药物，制备载紫杉醇的功能化当归多糖抗肿瘤靶向纳米粒，并对其理化性质进行表征，同时考察细胞毒性和对肿瘤细胞的抑制机制，还对其细胞摄取机制、体内外靶向性、药效学和药动学进行体内外研究。本项目的实施为研究和开发抗癌新药奠定良好的理论和实验基础。

抗癌药物普遍存在缺乏机体组织的特异性分布、生物利用度低和毒副作用大等缺陷。采用具有主动靶向功能的纳米药物载体，实现药物的靶向和控释，可克服以上难题。因此，设计开发安全、有效的新型智能化纳米载体用于抗癌药物的靶向输送，具有重要的现实意义。当归多糖作为中药当归的主要活性成分之一近年来受到了广泛的关注，至今仍没有关于当归多糖作为药物载体方面的报道。本研究首先从当归中提取、分离、纯化得到三种组分的当归多糖ASP0, ASP1和ASP3，并通过GPC和PMP衍生化的HPLC法分析其分子量和单糖的组成，进而通过红外和核磁共振表征其结构。此外，还发现酸性当归多糖ASP3具有一定的抗肝癌活性，能诱导肝癌细胞凋亡，并联合阿霉素产生协同抗肝癌作用。基于以上研究基础，项目组利用酸性当归多糖ASP3构建了穿膜肽TAT和核酸适配体AS1411修饰的多功能纳米粒（NPs-TAT/AS1411），用于递送化疗模型药物紫杉醇。设计制备得到的纳米粒可靶向核仁素过表达的肿瘤、利于穿过细胞膜和还原敏感释药等特性，克服了纳米粒靶向差、穿透能力不足和药物释放不可控等不足。具体研究工作如下：首先对酸性当归多糖ASP3进行化学修饰，分别合成了α-生育酚琥珀酸酯（TOS）修饰的当归多糖聚合物TOS-SS-ASP-SS-PEG-AS1411和α-生育酚琥珀酸酯-SS-聚乙二醇-TAT（TOS-SS-PEG-TAT）聚合物，并采用乳化超声法制备包载了紫杉醇的载药混合纳米粒PTX NPs-TAT/AS1411。理化表征实验证明，该纳米粒粒径适宜，稳定性好，能还原敏感性地触发纳米粒解聚实现药物释放；细胞实验包括细胞摄取、抗增殖活性评价、细胞凋亡及其机制研究等表明，穿膜肽TAT修饰和适配体AS1411修饰能增强该纳米粒的抗肿瘤活性；体内活体成像和体内抗肿瘤药效实验进一步证实，穿膜肽TAT修饰和适配体AS1411修饰促进了纳米粒在肿瘤部位的聚集，从而提高其体内抗肿瘤效果。总之，本项目首次将当归多糖用于疏水性药物的递送，并整合了主动靶向、细胞穿膜及还原敏感触发的药物释放等多种性质，实现了高效抗肿瘤作用，可作为一种有效的肿瘤药物递送系统，具有一定的应用前景。