基于人源性组织异种移植瘤（PDTX）模型的新型miRNA纳米载体构建及其治疗效应研究

The therapeutic potential of microRNA (miRNA) is severely impeded by the availability of delivery vector that can protect miRNA from RNAse degradation, possess good colloidal and structural stability for long-time in vivo circulation, carry miRNA to concentrate at tumor cite, and promote its endosomal escape and cytosolic dispersion. In this project, we report that biocompatible ternary-polymer functionalized mesoporous magnetic nanoclusters were designed for miRNA in vivo delivery in Patient-Derived Xenograft model. Such nanovector possess polycation polymer and biodegradable polymer co-functionalized mesopores and surface grafting of negatively charged polymer, having a higher loading capacity for miRNA and marked stability for its suspensibility in physiological conditions. The multiple properties of the nanovector endowed it with good tumor cell transfection through an endocytic pathway followed by endosomal escape. We will investigate the efficiency of in vitro and in vivo miRNA delivery in the head and neck cancer cell line and PDTX model.

microRNA (miRNA) 作为一种内源性非编码RNA在肿瘤细胞增殖及侵袭转移中发挥着重要的作用，然而“miRNA靶向治疗”在肿瘤转化医学研究中却受限于缺乏高效、安全的输送载体以及借助人源性肿瘤组织异种移植模型（PDTX）的生物学效应研究；本项目基于申请团队在纳米载体构建及肿瘤miRNA治疗方面的研究基础，以生物相容性高分子/阳离子聚合物共稳定的类介孔 Fe3O4 纳米晶体团簇为平台，结合功能性高分子的表面修饰、荧光分子负载，得到尺寸、结构、功能基元和表面修饰可调控的miRNA系统化输送体系，有效集成介孔氧化硅、阳离子聚合物等基因载体的优势；借助已有的头颈鳞癌PDTX模型，探索纳米载体的物化性质对其体内靶向方式、载带效率与安全性的均衡、体内环境稳定性及体内示踪等性能的影响，探索miRNA-纳米载体复合物对肿瘤增殖、分化、转移抑制的体内生物学效应。

本项目是由纳米材料学与临床肿瘤学专业人员分工协作完成的。围绕miRNA作为药物自身极其不稳定的问题，设计无机-有机杂化纳米材料作为microRNA的载体，实现miRNA的高效负载和可控释放，更为关键的是，为了更好地模拟肿瘤分子特征及肿瘤微环境对miRNA替换型肿瘤治疗效果的影响（miRNA replacement therapy），本课题以肿瘤患者组织异种移植瘤小鼠为动物模型（Patient-Derived Xenograft），从而本课题按照项目研究计划完成了纳米载体的构建、对miRNA-100的载带、体外释放、头颈肿瘤细胞系的抑制验证实验，再到动物实验，通过尾静脉注射方式给药，设置不同的动物组，通过阴性对照组、纯的miRNA药物组、纯的纳米材料对照组、顺铂或者多西紫杉醇化学药物组、miRNA-纳米药物组，研究发现，miRNA-纳米药物组队动物的肿瘤有明显的抑制作用，更加显著的抑制作用来自于miRNA-纳米药物与化学药物联用组。由于我们采用了耐药的动物模型，说明miRNA输运可以改变细胞对于化药的敏感度，发挥协同作用。.本项目研究作为国际上较早的纳米载体与PDX模型结合用于肿瘤精准医疗的实例对该领域研究有三方面重要的启示：.（1）采用癌基因对肿瘤病人进行分类；.（2）纳米载体可以有效地输送microRNA实现特定癌基因的调控；.（3）基于基因测序和生物信息学分析筛选的PDX模型，能够更好地代表患者的癌基因及模拟肿瘤微环境。. 此外，鉴于分开给药的化药和miRNA具有联动效应，因此，项目后期我们设计构建了具有核壳多层结构的载体，可以利用里面的类孔道结构载带化学药物，而利用包裹在表层的具有氧化还原响应性的阳离子高分子层来负载miRNA分子，该体系可能实现对化学药物和基因药物的分区域载带和肿瘤微环境条件刺激下的响应性的分步释放，从而将两种药物的药代动力学尽量保持一致。我们还在肿瘤细胞的新型靶向识别机制发面，围绕磁性纳米颗粒展开了一些尝试。.项目实施期间共发表了标注了项目资助号的SCI论文7篇，接收待发表SCI论文1篇，其它英文论文3篇。申请了1项发明专利；培养了毕业硕士研究生4名、毕业博士研究生1名。