纳米硒负载siRNA通过调控肿瘤细胞外泌体分泌抑制肺癌血管新生的作用机理研究

Angiogenesis plays important roles in tumor growth, metastasis and invasion. Selenium nanoparticles efficiently interrupted tumorigenesis and tumor growth by antiangiogenesis and induce cell apoptosis. We have previously reported an selenium nanoparticle G2/PAH-Cit/SeNPs@siRNA ，shows antiproliferation effects on lung cancer (Nanoscale, 2014), but the mechanism is still undefined. Exosome, a natural nanocarrier and intercellular messenger, emerges as an important mediator in the process of vascular remodeling. They can serve as functional mediators in cell interaction leading to tumor angiogenesis. We recently found that of G2/PAH-Cit/SeNPs@siRNA significantly inhibit angiogenesis which induced by lung cancer derived exosomes. This result suggests a key role for exosomes in the molecular mechanism of angiogenesis. Based on this, we intended to investigate the effects and mechanisms of G2/PAH-Cit/SeNPs@siRNA inhibit angiogenic efficacy induced by lung cancer derived exosomes through cell and animal models. Furthermore, we will analyze the clinical relationship between exosomes and angiogenesis utilizing clinical materials. Thus, our research on the regulation and control between selenium nanoparticles and exosomes will provide theoretical and experimental basis for searching and developing new treatment methods of cancer angiogenesis.

血管新生是肿瘤生长、转移和侵袭的重要因素。纳米硒能够通过抑制肿瘤血管新生、诱导细胞凋亡等方式阻断多种肿瘤的发生及发展。申请人曾报道，纳米硒复合物G2/PAH-Cit/SeNPs@siRNA能够降低肺癌细胞增殖 (Nanoscale,2014)，但其作用机制仍有待进一步完善。外泌体是天然的细胞间信使，能够向血管内皮细胞运送VEGF等细胞因子，影响其基因表达，促进肿瘤血管新生。申请人近期研究发现，G2/PAH-Cit/SeNPs@siRNA可减少肺癌细胞外泌体释放，并降低外泌体的促血管新生能力，提示其抑制血管新生的作用机制可能与外泌体有关。本项目拟利用细胞及动物模型阐明G2/PAH-Cit/SeNPs@siRNA对肺癌细胞外泌体的调控作用，明确其抑制血管新生的作用机制，并结合临床资料分析其临床价值。本项目成果将为开发纳米抗肿瘤血管新生药物提供新的理论指导。

肿瘤血管的新生与形成在实体肿瘤的生长和转移中是至关重要的。一方面,肿瘤的形成和生长需要足够的血液供应营养,另一方面,肿瘤的转移是依赖于肿瘤血管生成。因此，靶向血管新生的抗肿瘤药物越来越引起研究者的关注。外泌体能够向血管内皮细胞运送细胞因子，影响其基因表达促进肿瘤血管新生。碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)是肿瘤血管形成中主要的促血管生成因子之一，是抑制肿瘤血管新生的重要靶点。. 本项目基于功能化纳米硒载药体系在抑制肿瘤发生发展方面等研究结果，进一步研究其抗肿瘤的作用机制。研究结果表明，SeNPs可减少肺癌细胞外泌体释放，并降低外泌体的促血管新生能力，提示其抑制血管新生的作用机制与外泌体有关。在研究过程中我们发现，Se NPs的生物学功能与纳米颗粒的形态有着非常重要的关系。然而，其抗肿瘤活性与纳米颗粒形态之间的机制尚未被评价。为了筛选合适形貌的硒纳米粒子进行细胞生物学行为的研究，我们采用一种简单的方法制备出了梭型、球型和花型三种不同形貌的SeNPs。相对于梭型和花型，球型SeNPs表现出更好的细胞吸收和抑制癌细胞生长的效果。因此我们选择球型SeNPs (B)做为我们进一步实验的研究对象。HRTEM的结果表明SeNPs (B)通过细胞内吞作用进入细胞核，并通过靶向bFGF抑制肿瘤血管生成。SeNPs (B)可以通过直接结合bFGF，竞争性地抑制bFGF与成纤维细胞生长因子受体(FGFR)的结合，下调人脐静脉内皮细胞(HUVEC)的bFGF表达，显著降低MAPK/Erk和P13K/AKT通路信号分子的激活，进而调节HUVEC细胞迁移和血管生成。研究结果提示SeNPs在抗肿瘤血管生成中具有特殊的作用。本研究为开发有效的纳米载药和治疗体系提供了新策略。