多壁碳纳米管抑制Pgp和MRP所致的肿瘤多药耐药性及其机制研究

多壁碳纳米管(MWCNTs)具有重要生物医学应用前景，理解MWCNTs与细胞的相互作用是其应用的基础。目前关于MWCNTs对细胞膜以及膜蛋白的影响尚缺乏深入认识。P-糖蛋白(Pgp)和多药耐药相关蛋白(MRP)是细胞膜上的转运蛋白，是肿瘤多药耐药性（MDR）的重要机制。我们前期发现原型MWCNTs可显著抑制Pgp和MRP介导的跨膜转运。目前常用改变长度、功能化和蛋白包被等手段来改善原型MWCNTs的水相分散性。但MWCNTs理化特征的改变如对其生物活性有深刻影响。本课题1）以高表达Pgp和MRP的人脑胶质瘤细胞为模型，利用前期建立的方法学来考察理化参数不同的MWCNTs能否抑制Pgp和MRP所致的肿瘤MDR现象，2）探讨MWCNTs对Pgp和MRP的作用机制。本课题对于揭示MWCNTs与细胞相互作用的规律有重要意义。成果可为MWCNTs在生物医学中的应用，特别为是克服肿瘤MDR提供新思路。

ABC转运蛋白是一类发挥细胞摄取和外排作用的膜整合蛋白，其高表达引起细胞对底物的摄取减少外排增加，为肿瘤细胞多药耐药的重要机制，是临床化疗失败的重要原因。以碳纳米管（CNTs）为基础的药物载运体系对于提高肿瘤化疗效果极具应用前景。然而CNTs对ABC转运蛋白的作用尚不明确。本课题首先对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行了理化表征。然后以高表达ABC转运蛋白ABCB1/Pgp和ABCC4/MRP4的结肠癌细胞Caco-2为模型，研究证实多壁碳纳米管（MWCNTs）可以降低ABCB1/Pgp、ABCC4/MRP4在内的ABC转运体的转运活性和表达。ABC转运蛋白的上游调控因子--癌基因c-Myc也受到MWCNTs的下调，并且在细胞内过表达c-Myc可以挽救MWCNTs对ABC转运体的抑制作用。我们同时观察到了MWCNTs与细胞的相互作用、氧化应激及其造成的细胞膜氧化损伤。但包括维生素C、β-巯基乙醇和二甲基硫脲等在内的抗氧化剂均不能挽救MWCNTs对ABC转运体的抑制作用。这些研究结果提示我们MWCNTs通过c-Myc，而不是氧化应激发挥对ABC转运体的抑制作用的。本课题为理解MWCNTs的细胞效应，尤其是MWCNTs对细胞膜和膜转运蛋白的影响提供了新的科学认识，为CNTs的医学转化应用提供了理论基础；为克服ABC介导的肿瘤多药耐药性这一临床肿瘤治疗学难题提供了新思路；我们的工作也有助于理解MWCNTs的理化参数对其生物效应的影响。本课题部分研究成果已撰写论文，于国际学术期刊Toxicology and Applied pharmacology发表(doi:10.1016/j.taap.2014.11.002)。综上所述本课题的实施基本符合原定进度，总体已实现预定研究目标。