【摘要】：線粒體是有氧呼吸的關鍵細胞器和細胞動力的來源。線粒體中相關蛋白參與了細胞凋亡信號通路并且它參與的凋亡信號通路被認為是癌癥治療中的主要細胞死亡模式。線粒體功能紊亂與腫瘤發(fā)生發(fā)展有多方面關系。腫瘤細胞的線粒體和正常細胞的線粒體有很大不同。大多數腫瘤細胞的線粒體膜電位(ΔΨm)高于正常細胞,有利于腫瘤細胞對陽離子藥物和陽離子修飾的納米顆粒的選擇性攝取,而一種靶向線粒體的策略就是利用親脂性陽離子。單線態(tài)氧(~1O_2)是一種活性氧自由基(ROS),在光動力治療中,光敏劑產生的單線態(tài)氧起殺傷細胞的作用。由于單線態(tài)氧在生物體中半衰期短(0.1 ms),擴散半徑小(20 nm),光敏劑在空間上應接近光動力治療的作用部位。線粒體是有氧呼吸的關鍵細胞器和細胞內固有ROS的來源,高達90%的固有ROS來源于線粒體。因此,負載光敏劑的線粒體靶向的納米體系可干擾ROS穩(wěn)態(tài)并進一步誘導細胞凋亡,進而提高光動力治療效率。與正常細胞相比,癌細胞有更大的ROS氧化壓力。正常細胞在較低的ROS氧化壓力下具有更多的能力來應付額外產生的ROS。因此,對腫瘤微環(huán)境中所有細胞的ROS量進行一定幅度的提升可用于癌細胞的選擇性殺傷。為了獲得更好的治療效果,同時避免副作用,多種響應型的納米體系被開發(fā)用來遞送藥物。各種響應方法,如pH敏感,氧化還原敏感,溫度敏感,酶敏感和光響應等,已被用于控制藥物釋放。然而,很少有人報道ROS響應的藥物控制釋放,尤其更少有人報道近紅外光觸發(fā)的ROS響應的藥物釋放。因此,本論文制備了三種新的納米藥物遞送系統(tǒng),對它們進行了ROS敏感性或線粒體靶向性的修飾。主要研究內容如下:(一)設計并制備了一種新型的980 nm激光激發(fā)的ROS敏感的上轉換納米體系用于肺癌的化療和光動力治療的聯(lián)合治療。合成了ROS敏感的縮硫酮linker,將此linker與喜樹堿CPT相連形成喜樹堿前藥,ROS可切割縮硫酮linker釋放喜樹堿。而激光刺激光敏劑產生ROS切割縮硫酮linker的研究很少。上轉換納米顆粒(UCNPs)表面以喜樹堿前藥,光敏劑二氫卟吩e6(Ce6)和含羧基的聚乙二醇修飾。在980 nm激光的照射下,修飾后的UCNPs在645-675 nm有熒光發(fā)出,Ce6可吸收此光產生ROS,ROS可用于光動力治療,也可切割縮硫酮linker釋放喜樹堿用于化療,喜樹堿的釋放是激光控制的定時定點的藥物釋放,同時,Ce6吸收此光發(fā)射出的光可用于熒光成像。實驗結果表明,該ROS敏感的上轉換納米體系可很好的靶向原位肺癌;在980 nm激光的照射下,化療和光動力治療聯(lián)合治療可以將NCI-H460移植瘤完全根除。(二)設計并制備了一種新型的線粒體靶向ROS敏感的復合納米膠束用于肺癌的化療和光動力治療。ROS敏感線粒體靶向的嵌段聚合物TL-CPT-PEG_(1K)-TPP與DSPE-PEG包裹光敏劑酞菁鋅ZnPc形成復合納米膠束。親脂性的陽離子三苯基膦很容易穿透帶負電荷的細胞膜和線粒體膜,使其積累在線粒體部位的濃度是細胞其它部位的數百倍。縮硫酮linker是ROS敏感的,ROS可切割linker釋放CPT。在此納米體系中,ZnPc吸收633 nm激光產生ROS,ROS可用于光動力治療,同時ROS也可切割縮硫酮linker釋放CPT用于化療。此納米體系是線粒體靶向的,這更增加了線粒體中ROS的量并誘導細胞凋亡。因此,此復合納米膠束體系為肺癌的化療和光動力治療的聯(lián)合治療提供了一種新的選擇。(三)設計并制備了一種線粒體靶向的溫敏脂質體用于肺癌的化療,熱療和光動力治療的聯(lián)合治療和熒光成像。DSPE-PEG2000-NH_2與三苯基膦通過偶聯(lián)形成DSPE-PEG_(2K)-TPP。該脂質體是由DPPC,DSPC,DSPE-PEG_(2K)-TPP,膽固醇,IR-780和Lonidamine通過自組裝得到。當脂質體在三苯基膦的帶領下進入到線粒體后,808 nm激光使光敏劑IR-780產熱,提高局部溫度可用于熱療,升高的溫度可誘導Lonidamine從溫敏脂質體中釋放用于化療。同時,IR-780在激光的照射下可產生ROS用于光動力治療。因脂質體定位在線粒體中,其光動力治療效率進一步提高。另外,此脂質體可用于近紅外熒光成像。脂質體具有良好的生物相容性,未負載藥物的空脂質體的組成成分很安全,完全可用于人類。很少有IR-780用于光動力治療的報道,本課題再一次證明了IR-780可用于光動力治療。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：R734.2;TB383.1;R730.5
【圖文】：

圖 1-1 線粒體的結構Fig.1-1 structure of mitochondrion線粒體是細胞中制造能量的結構，是細胞進行有氧呼吸的主要場所，它可以過氧化磷酸化產生三磷酸腺苷（ATP），被稱為"動力工廠"。除了參與氧化磷酸外，線粒體也維持鈣離子水平，應對氧化壓力，同時線粒體在細胞凋亡中扮演重要角色。線粒體是直接利用 O2制造能量的部位，90%以上吸入人體的 O2被粒體消耗掉。但是，O2是個“雙刃劍”，一方面生物體利用 O2制造能量，另一面 O2在被利用的過程中會產生活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）傷生物體并造成氧毒性。線粒體的損傷主要與 ROS 的產生量有關，線粒體損超過一定限度，細胞就會衰老死亡。線粒體中的蛋白質、脂質、氧化磷酸化酶 mtDNA 都很容易受到 ROS 的損傷。直接損傷線粒體的蛋白可降低底物與輔的親和力。因為線粒體產生 ROS 的場所是線粒體基質， mtDNA 也位于線�；|，離 ROS 的產生之處太近，使線粒體的基因組比核基因組更容易發(fā)生突。 mtDNA 的損傷將導致與呼吸鏈相關的肽合成水平降低。除了通過有氧呼吸為細胞提供能量外，線粒體還承擔了許多其他生理功能。

圖 1-2 現有的成功靶向遞送到線粒體的策略。縮略詞：ATP,三磷酸腺苷；TOM/TIM，外膜轉位酶/內膜轉位酶；MTS,線粒體靶向序列；PNA,肽核酸；ODN,寡脫氧核苷酸；PTD,蛋白轉導結構域；DQA, 地喹氯銨；DQAsomes，地喹氯銨的脂質體樣囊泡。Fig.1-2 Current approaches being used for successful mitochondrial specific delivery.Abbreviations: ATP, adenosine triphosphate; TOM/TIM, translocase of theoutermembrane/translocase of the innermembrane; MTS, mitochondrial targeting sequences;PNA, peptide nucleic acids; ODN, oligodeoxynucleotides；PTD, protein transduction domain;DQA, dequalinium; DQAsomes, dequalinium based liposome-like vesicles.第二種靶向策略是基于線粒體靶向序列（mitochondrial targeting sequences，MTS）。大部分線粒體蛋白是核編碼的，它們轉運到細胞質并進入到線粒體。這些蛋白的 N 端大部分都含 MTS 多肽序列，能夠將蛋白靶向轉運到線粒體中。70%左右的 MTS 富含堿性氨基酸、帶羥基的氨基酸和疏水氨基酸。這些堿性氨基酸帶正電荷有利于 MTS 與帶負電的線粒體膜相結合[86]。許多研究報道利用 MTS靶向于線粒體，將限制性內切酶導入到線粒體中進行基因治療。例如，限制性內切酶Sma1與 MTS 共價連接，靶向導入到線粒體中發(fā)揮作用。結果表明導入 Sma1與 MTS 相融合的序列后，線粒體 DNA 的相關突變被消除[87]。另外，MTS 基因

圖 1-3 線粒體靶分子 TPP， DQA 和 KLA 修飾的脂質體成分的示意圖[104]。Fig.1-3 Schematic diagrams for the mitochondria targeted agents TPP, DQA and KLAfunctionalized liposomes component[104].最近，報道了一種 pH 敏感線粒體靶向的脂質體，該脂質體可用于遞送化療藥紫杉醇到線粒體[105]。肽段D[KLAKLAK]2（縮寫為 KLA）一端與 2，3-二甲基順丁烯酸酐（2，3-dimethylmaleicanhydride， DMA）相連，一端與二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺（distearoyl phosphoethanolamine ，DSPE）相連，形成嵌段聚合物DSPE-KLA-DMA。DMA 在 pH (~6.8)的腫瘤微酸環(huán)境中具有電荷反轉的特性。該脂質體在體內循環(huán)分布時帶負電荷，有利于降低血液清除率。當脂質體到達腫瘤的微酸環(huán)境時，DMA 從帶負電反轉為帶正電，有利于選擇性積累于線粒體。KLA 肽段有利于靶向于線粒體。體內和體外實驗結果均表明，該線粒體靶向的脂質體對 A549 細胞和 A549 紫杉醇耐藥細胞都具有增強的抗腫瘤效果[105]。1.5.2 線粒體靶向的聚合物納米材料

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 陳月橋;王麗;武建華;;細胞凋亡信號傳導途徑研究進展[J];中國實用醫(yī)藥;2007年33期

相關博士學位論文 前1條

1 吳燕;鹽酸表阿霉素長循環(huán)熱敏脂質體與復方脂質體的研究[D];中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院;2008年

相關碩士學位論文 前1條

1 陸媛媛;靶向腫瘤新生血管溫敏性脂質體的構建[D];湖北中醫(yī)藥大學;2014年

本文編號：2758401