靶向纳米金局部释放一氧化氮治疗前列腺癌的实验研究

Castration refractory prostate cancer is a major health obstacle i around world including China. Thus it is urgent to develop novel therapeutic appraoches for this life-thritenning disease.Recent studies demostrated that Nitric oxide (NO) therapies could reverse drug resistance and disrupt prosurvival pathways in prostate cancer. However, NO is also toxic to normal tissues, therefore, its therapeutic utility is limited without a tissue-specific delivery system to cancer cells. In this study,we will develop a prostate specific membrane antigen-targeted gold nanoparticle loaded with a NO prodrug that can generate high concentration of NO locally for prostate cancer treatment. We will verify the effectiveness and safety of the Gold-nanoparticles for in nude mice xenograft models. Successful completion of this project will develop a novel therapy for the advanced prostate cancers.

前列腺癌患者最终都发展为难治性"去势抵抗性前列腺癌"，因此开发出能够有效治疗前列腺癌药物迫在眉睫。最近研究表明一氧化氮（NO）可以有效逆转前列腺癌化疗耐药性并阻断癌细胞存活，然而由于NO对正常组织可能有毒性损害，同时目前缺乏有效的靶向给药系统，因此其临床应用前景有限。本课题拟开发光敏感NO前体药物，通过前列腺特异性膜抗原核酸配体包被的纳米金粒靶向达到前列腺癌给药，然后通过肿瘤局部近红外光照射诱导产生高浓度NO，验证其介导肿瘤凋亡和抑制肿瘤生长的有效性和安全性。该课题的成功将针对当前难治的、高度恶性的去势抵抗性前列腺癌创建一种新颖的治疗方式，并且为前列腺癌新的抗癌药物的研发及应用奠定理论基础。

本课题以高浓度的NO介导肿瘤细胞凋亡抑制肿瘤细胞生长为切入点，开发光激活NO前体药物，按照参考文献1新合成一种近红外光敏感的NO前体药物，该药物在血液循环中释放少量NO，达到前列腺癌部位时，通过近红外光局部照射诱导产生高浓度 NO，验证其介导肿瘤凋亡和抑制肿瘤生长的有效性和安全性。该课题首先研究了NO前体药物JS-K抗肿瘤作用及其可能的分子机制，实验结果表明JS-K能够抑制肿瘤细胞的增殖，通过活性氧激活Caspase介导的凋亡信号通路诱导肿瘤细胞发生凋亡，通过影响雄激素受体AR的泛素化水平，进而影响雄激素受体反应元件AREs的转录水平，参与调节前列腺癌细胞的增殖。接下来研究近红外光敏感的NO前体药物的合成和检测，研究该药物在近红外光（10 mW, 20 mW）在不同时间内释放的NO量，实验结果表明随光照功率增加药物完全释放NO所需时间缩短，在保证近红外光不影响肿瘤细胞生长的前提下选出20 mW, 10 min作为后续研究功率和光照时间。针对PC-3，LNCaP，22RV1三种前列腺癌细胞系，在药物作用于细胞6 h后使用近红外光20 mW，10min 照射细胞，并在12 h，24 h，48 h后检测细胞培养液上清NO含量及细胞的存活率。实验表明该光激活NO前体药物对细胞的增殖抑制作用具有浓度和时间依赖性。然后我们还发现该光激活NO前体药物能够增加凋亡相关蛋白（PARP、Bax、Caspase 3/9）的表达，抑制BCl-2 的表达，并且增加Caspase 3/7的活性水平，故而证明该光激活NO前体药物能够抑制前列腺癌细胞的增殖促进其发生凋亡。接下来裸鼠异植瘤实验证明该光激活NO前体药物在体内亦有抗前列腺癌的作用，并且在肿瘤局部进行近红外光照射后NO释放量增加，进行光激活NO药物治疗6周后，肿瘤体积明显减小，在肿瘤切片中发现Ki67、PCNA和BRDU蛋白表达显著降低。Caspase 9蛋白表达和TUNEL法实验结果表明光激活NO药物能够促进体内实体瘤发生凋亡，且具有浓度依赖性。