靶向于前列腺癌的载药纳米泡的构建及其靶向显像和治疗的实验研究

The early diagnosis and effective treatment of prostate cancer (PCa) is an urgent clinical problem to be solved. Ultrasound microbubble provides a solution to overcome the difficulties in the diagnosis and treatment of PCa, because it could not only enhance tumor imaging, but also release drugs or genes it carried in a fixed location under ultrasonic irradiation and thus it can improve the treatment effect.The critical point and difficulty for PCa targeted imaging and treatment is to construct drug-loaded microbubbles which could penetrate tumor vessel wall easily and connect to PCa cells specifically . Preliminarily, we prepared ultrasound nanobubble, which could pass the tumor vascular endothelial gap into tissue space to achieve tumor imaging and have good capacity of carrying genes. Given specific expression of prostate specific membrane antigen (PSMA) on the PCa cell membrane, the advantages of aptamer A10 compared with its antibodies, such as small size, high specificity and no immunity, and few researches about targeted drug-loaded nanobubble coupling with the aptamer, this project will construct a small and highly-efficient targeted drug-loaded nanobubble, which is composed of the anti-PSMA aptamer and the nanobubble. Next, its capacities of binding PCa cells and targeted imaging will be investigated. Finally, we will explore drug release and its inhibitory effects on the growth of PCa under ultrasound irradiation, and thus provide a new route for targeted imaging and effective treatment of PCa.

前列腺癌(PCa)的早期诊断和有效治疗是临床亟待解决的难题。超声微泡不仅使肿瘤增强显像，还能在超声辐照下定位释放其所携载的药物或基因，提高治疗效果，为解决PCa面临的诊治困难带来了希望。构建穿透力强、能特异性地与PCa细胞结合的载药微泡是实现PCa靶向显像和治疗的关键和难点，我们前期制备了可穿过肿瘤血管进入肿瘤组织间隙的超声纳米泡，其可使肿瘤组织增强显影，并有较好的基因携载能力。鉴于前列腺特异性膜抗原（PSMA）在PCa细胞膜上特异性高表达，针对它的适体A10与传统的抗体相比具有小型化、特异性强和无免疫原性等优点，而目前尚未见携载适体的靶向载药纳米泡的构建及效能评估的研究。本项目拟将PSMA适体与纳米泡相连，构建一种小型、高效的靶向载药纳米泡，在体外和体内研究其与PCa细胞结合、靶向显像的能力，探索其在超声辐照下释放药物抑制PCa生长的过程和规律，为PCa的靶向显像和治疗提供一种新方法。

前列腺癌在老年男性中为高发的致死性肿瘤疾病之一，其早期诊断和治疗对患者的预后至关重要。本项目在前期研究的基础上，首先将A10-3.2适体作为配基搭载在脂质纳米泡上，构建出粒径小、安全性好、性能稳定的靶向纳米泡，并对其在PSMA阳性表达的前列腺癌中靶向显像的能力进行了系统评估；其次，研究了纳米泡在低强度超声爆破技术下辅助化疗药物抑制前列腺癌的效果；此外，还进行了进一步的优化和改良，构建出具有多模态成像功能的靶向载药纳米泡并对其在前列腺癌显像与治疗中效能进行了研究，同时，基于本研究所取得的研究数据首创性地开发了针对靶向纳米泡显像的定量分析软件。研究结果显示，所构建的靶向载药纳米泡具有优良的超声显像效果，能够利用肿瘤的EPR效应进入肿瘤组织间隙，与PSMA阳性表达的前列腺癌细胞发生特异性结合，从而表现出特有的超声分子显像特征；超声靶向破坏技术联合纳米泡，能够有效增加化疗药物在肿瘤区域的含量，减少化疗药物的全身毒性，起到增效治疗的作用，其潜在机制可能与纳米泡能穿过肿瘤血管、进入肿瘤组织间隙内，在肿瘤细胞周围近距离发生超声空化效应相关；所构建的多模态靶向载药纳米泡能同时实现超声、光声、荧光三模态显像且具备诊疗一体化功能；除此之外，通过针对性开发的纳米靶向超声造影定量分析软件可获得更多、更可靠的肿瘤组织信息，特别是分子水平的疾病信息。总之，本项目所取得的研究进展不仅为前列腺癌的靶向诊断和有效治疗提供了新的思路和方法，也为以靶向纳米泡作为药物递送载体的研究提供了相关基础和重要依据。在国家自然科学基金资助下，本研究已发表SCI论文4篇；获得国家发明专利授权3项、计算机软件著作权登记1项；参与编著学术专著1部；共培养博士研究生1名、硕士研究生2名。