构建基于间充质干细胞-外泌体杂交膜包覆的siRNA纳米系统及其在卵巢癌靶向治疗中的应用

Ovarian cancer has been one of the most common type of women cancers, which motivated us to tackle challenges in development of required new therapeutics with more effective and safe. Our previous work published in Biomaterials had demonstrated that siRNA encapsulated in nanovector can inhibit the tumor growth via passive target, but the effectiveness of anti-tumor was limited due to the lower accumulation. Herein, we develop a novel ovarian cancer targeting siRNA nanosystem, denoted as siRNA@SiO2@[MSCM-EM], which involves the fusion of mesenchymal stem cell membrane (MSCM) and ovarian cancer cell-derived exosome membrane (EM) to a hybrid membrane [MSCM-EM] that coats onto the siRNA-loaded silica nanoparticle. Thereafter, in vitro experiments, we will verify that this siRNA nanosystem can readily be uptook by ovarian cancer cells and down-regulate the target gene expression. Then, we will detect that this siRNA nanosystem can target to either orthotopic or omental metastasis ovarian cancer, and result in highly effective inhibition of cancer growth. Meanwhile, the biocompatibility and biodistribution of this siRNA nanosystem will also be tested. Taken together, all these results suggest that this siRNA nanosystem is great potential to serve as potent therapeutic platform for ovarian cancer therapy.

卵巢癌是最常见的妇科恶性肿瘤之一，开发出更有效、更安全的新型治疗方法是目前提高卵巢癌治疗效果的重要策略。我们先前发表在Biomaterials等杂志的研究结果表明，通过被动靶向可以将siRNA纳米载体递送到肿瘤部位抑制肿瘤生长，但是累积的纳米载体量极少，肿瘤抑制效果受到限制。因此，本项目拟利用间充质干细胞膜（MSCM）和卵巢癌来源的外泌体膜（EM）融合形成[MSCM-EM]杂交膜，再包覆到siRNA@SiO2纳米颗粒表面构建具备卵巢癌靶向功能的siRNA@SiO2@[MSCM-EM]纳米系统。通过体外细胞实验验证该纳米系统能有效靶向卵巢癌细胞并抑制靶基因的表达；另外，在卵巢癌原位移植瘤及其网膜转移灶动物模型中进一步验证该纳米系统能同时靶向卵巢癌原位移植瘤及其转移灶并有效抑制卵巢癌的生长。同时检测该纳米系统在体内的生物分布和生物相容性，为有效治疗卵巢癌提供新的思路和途径。

将siRNA和其他化疗药物组合成装载到一种纳米颗粒中可以实现协同的癌症治疗效果，但大多数纳米系统的制备过程是复杂的，一般包括材料准备，药物装载和后续修饰等。本研究开发了一种全新方法用于快速制备大小可控的siRNA和阿霉素（Dox）的共递送纳米系统。该共递送系统以siRNA-Dox复合物为中心，然后与（3-氨丙基）三乙氧基硅烷（APTES）和原硅酸四乙酯（TEOS）分别通过静电作用及共缩合作用构建最终的siRNA-Dox-SiO2纳米颗粒的，且整个纳米系统合成过程仅大约需要十分钟。该共递送纳米系统具有高的siRNA和Dox的负载量，均一的颗粒大小和形貌，同时负载的siRNA和Dox可以在一定条件下实现可控缓释。为了更好的体现共载带siRNA和Dox的优势，本研究选择和肿瘤细胞耐药相关的基因（MDR-1基因），针对该基因设计4条siRNA序列，并通过Lipofectamine转染筛选出干扰效果最佳的siRNA序列。随后，将筛选出的MDR-1 siRNA装载进siRNA-Dox-SiO2颗粒，在细胞水平证明MCF-7 / MDR细胞（具有耐药性的人乳腺癌细胞株）在转染带有MDR-1 siRNA和Dox的纳米颗粒后，能高效抑制P-gp蛋白表达，提高MCF-7 / MDR细胞对Dox的敏感性，提高Dox对耐药性乳腺癌细胞的杀伤效果。总而言之，这种共递送纳米系统不仅可以实现协同抑制耐药性乳腺癌细胞的作用，而且该体系合成简便有利于临床转化。