针对肿瘤EMT细胞设计的多价配体修饰给药系统的抗肿瘤转移研究

Tumor metastasis is one of the greatest challenges for tumor chemotherapy. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a critical step for tumor cells to obtain the ability of invasion and metastasis. It is an important scientific issue to inhibit tumor invasion and metastasis by targeting tumor EMT cells. This subject presents and validates a new idea of efficient tumor EMT cells targeting and inhibition. This subject will use hyaluronic acid (HA) to modify the lipid nanoparticles. Cyclic pentapeptide (ADH-1), which can bind specifically to cancer EMT cell biomarker (N-cadherin), is grafted onto the multiple functional moieties of HA to construct multivalent ligands modified lipid nanoparticle drug delivery system for targeting tumor EMT cells with high efficiency. Carcinoma cell lines will be continuously exposed to increasing doses of chemotherapeutics to establish EMT cell models for cellular level investigation of this nanocarrier, including the interaction with EMT cells, the targeting efficiency for EMT cells, the role of blocking EMT change and the inhibition of tumor metastasis in vitro. The Balb/c nude mice bearing MDA-MB-453 tumor and MDA-MB-PR/GFP tumor with characteristics of EMT in situ and the animal model of metastasis injected with MDA-MB-PR/Luciferase are used to study the anti-tumor effect and anti-metastasis effect, respectively. Mechanisms will be illustrated in vivo and in vitro experiments. This subject has good work foundation. By exploring the strategy of anti-tumor metastasis, this subject will lay the foundation for the design and development of the corresponding drug delivery system.

肿瘤转移是化疗面临的最大挑战之一。肿瘤细胞发生上皮间质转化（EMT）是其获得侵袭和转移能力的关键环节。如何针对肿瘤EMT细胞靶向抑制肿瘤的侵袭和转移，是一个重要的科学问题。本项目提出并验证一种高效靶向和抑制肿瘤EMT细胞的新思路。采用透明质酸（HA）修饰脂质纳米粒给药系统，通过HA分子的多个功能基团，嫁接可与EMT细胞分子标志物（N-cadherin）特异结合的环五肽（ADH-1），实现纳米给药系统的多价配体修饰，使其高效地靶向和抑制肿瘤EMT细胞。建立具备EMT特征的肿瘤细胞模型，系统考察该给药系统对肿瘤EMT细胞的亲和力、靶向性、EMT抑制作用以及体外抗转移作用；建立适用于评价该系统的肿瘤模型，研究该给药系统在体内是否有效靶向肿瘤EMT细胞，抑制肿瘤转移，提高抗肿瘤疗效。在体内外阐明相关作用机制。本项目具有较好的工作基础，通过对抗肿瘤转移策略的探索，为相应给药系统的设计和发展打下基础。

本项目针对肿瘤发生发展过程中肿瘤细胞发生上皮间质转化（EMT）对肿瘤治疗的关键影响，成功构建了多种高效靶向和抑制EMT细胞的纳米给药系统，并对其理化性质进行全面表征，在建立肿瘤EMT细胞模型的基础上，从体内外水平评价了其抗肿瘤效果并阐明了其相关作用机制。重要结果可概况为：（1）构建了能够靶向抑制肿瘤EMT细胞的脂质纳米粒。该系统采用环五肽ADH-1修饰PEG化的脂质纳米粒，包载抗肿瘤药物紫杉醇，显著增加了肿瘤EMT细胞的摄取、提高了紫杉醇的化疗敏感性，抑制了肿瘤EMT细胞的侵袭和迁移能力，通过抑制N-cadherin的表达在一定程度上抑制了肿瘤细胞EMT进程，在体内表现出较好的体内靶向性和抗肿瘤效果；（2）采用基于透明质酸（HA）修饰脂质纳米粒，通过HA分子的多个功能基团嫁接环五肽（ADH-1），包载抗肿瘤药物紫杉醇，该给药系统实现其对肿瘤EMT细胞的高效靶向作用、减少其在正常组织的分布及摄取；（3）制备了ADH-1-HA修饰的介孔二氧化硅（MSN）纳米粒，包载抗肿瘤药物阿霉素（DOX）。制备得到的ADH-1-HA-MSN/DOX实现了对肿瘤细胞CD44和N-cadherin的双靶向作用，显著提高了肿瘤EMT细胞的细胞摄取和细胞毒作用，并通过下调N-cadherin的表达抑制了肿瘤细胞的侵袭和转移；（4）采用具有光动力特点的介孔二氧化钛（MTN）作为药物递送载体，包载抗肿瘤药物阿霉素（DOX），表面修饰ADH-1-HA，制备了具有靶向、药物递送、联合光动力治疗的多功能介孔二氧化钛纳米粒（ADH-1-HA-MTN/DOX），在靶向抑制肿瘤EMT细胞的基础上，联合光动力治疗效应，克服了肿瘤耐药。本课题通过对肿瘤EMT细胞靶向治疗的研究，在新型给药系统提高肿瘤治疗效果、抑制肿瘤转移、克服肿瘤耐药上取得了一定的突破，为解决肿瘤难治性问题提供了新思路，为相应给药系统的设计和发展打下基础。在本基金的资助下，共发表SCI学术论文7篇（均标注基金号81603049），申请发明专利3项，培养硕士研究生3人。