主动靶向双药纳米纤维递药体系的放疗协同增敏效果评价及机制研究

Pancreatic cancer cells are reliable to arginine due to the lack of arginosuccinate synthase. Arginie deiminase can effectively kill cancer cells through degradation of the necessary arginine. Recently it is proved that one of the most important mechanisms underlying the resistance to radiotherapy by cancer cells is the activation of NF-kB pathway, which consequently renders cells much more stronger anti-apoptosis ability. In our preliminary study, both ADI and curcumin (Cur) could promote the apoptosis of cancer cells and the combination of the two drugs generate synergistic radiosensitization effect through inhibiting the activation of NF-kB pathway. To achieve the optimal effect of the synergism and overcome the defects of traditional nano-drug delivery system, we link FFE and ERGD with disulfide bond (ss) and then link FFE-ss-ERGD with Curcumin with chemical bond. We construct ADI and Cur co-loaded nanofibers with Cur-FFE-ss-ERGD as drug carriers. We evaluate the in vitro and in vivo antitumor effects of ADI and Cur and try to elucidate the possible mechanism of the synergistic radiosensitization effect.

胰腺癌细胞由于缺乏精氨酸合成的关键酶导致对精氨酸严重依赖，若是给予外源性的精氨酸脱亚胺酶（ADI）来降解精氨酸则可以有效的杀伤肿瘤细胞。现较为公认的放疗抵抗的机制为放疗会导致NF-kB通路的激活从而增强肿瘤细胞的抗凋亡能力。同时我们前期证实ADI与姜黄素均能够有效增强放疗对于胰腺癌细胞的杀伤效果，且两种药物均可以通过抑制NF-kB通路的活化来产生协同放疗增敏效果。而为了将两种药物的协同放疗增敏效应最大化同时克服传统纳米递药体系的缺陷，我们首先采用二硫键（ss）连接具有纳米自组装能力的二苯基二肽（FFE）以及具有肿瘤间质穿透能力的ERGD小肽得到中间体FFE-ss-ERGD。随后将其与姜黄素（Cur）进行共价结合得到最终载体Cur-FFE-ss-ERGD。采用该载体构建负载ADI和Cur的主动靶向双药纳米载药纤维，在体内外胰腺癌模型上考察其基于“NF-kB通路抑制”的协同放疗增敏效果。

新型放疗增敏剂的开发一直是肿瘤领域的一个研究热点。姜黄素作为一种放疗增敏剂早有研究，但是其水溶性一直限制了临床应用。而以精氨酸脱亚胺酶（ADI）来耗竭精氨酸为基础的精氨酸饥饿疗法来增敏放疗也成为一个极具前景的治疗方式。因此，将姜黄素与ADI联合应用来增敏放疗具有较好的研究价值。但是ADI的稳定性不佳以及姜黄素较差的水溶性成为其主要限制。本项目将一种可以自组装成为纳米纤维的小肽--二苯基丙氨酸二肽（FFE）作为关键的连接分子来制备姜黄素-ss-FFE-靶向多肽聚合物，该聚合物能够自组装成水溶性较好的纳米纤维，随后将ADI共载入该纳米纤维则可以制备成双药载药纳米纤维。本课题中通过体内外肿瘤模型进行了放疗增敏的系统评价。首先在体外肿瘤细胞上评价了姜黄素单药纳米纤维和共载纳米纤维的体外细胞摄取，证实了该纳米纤维可以被细胞有效摄取。随后进行了细胞毒实验证实其浓度依赖性和时间依赖性的细胞杀伤效果。随后克隆形成实验证实了单药纤维和双药纤维优于裸药的放疗增敏效果。机制研究证实了放疗能够诱导NF-kB通路活化以及IL-6和TNFalpha的水平升高，从而导致放疗抵抗，而姜黄素单药纳米纤维的放疗增敏作用主要以抑制NF-kB通路活化和降低IL-6以及TNFalpha的水平来实现。体内评价进一步验证了其放疗增敏特性。姜黄素单药纤维比裸药能够更有效的增加放疗的效果，抑制肿瘤生长。同时组织免疫组化验证其机制也为抑制NF-kB通路关键蛋白p-p65的表达。本研究为开发新型的放疗增敏剂提供了新思路，这也为我国传统的中药姜黄素在肿瘤治疗中的潜在价值提供了理论及实验基础，为其在临床上的进一步应用增加了可靠的依据。