發(fā)布時(shí)間：2020-07-16 19:19

【摘要】：線粒體是有氧呼吸的關(guān)鍵細(xì)胞器和細(xì)胞動(dòng)力的來源。線粒體中相關(guān)蛋白參與了細(xì)胞凋亡信號通路并且它參與的凋亡信號通路被認(rèn)為是癌癥治療中的主要細(xì)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(guān)系。腫瘤細(xì)胞的線粒體和正常細(xì)胞的線粒體有很大不同。大多數(shù)腫瘤細(xì)胞的線粒體膜電位(ΔΨm)高于正常細(xì)胞,有利于腫瘤細(xì)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(dòng)力治療中,光敏劑產(chǎn)生的單線態(tài)氧起殺傷細(xì)胞的作用。由于單線態(tài)氧在生物體中半衰期短(0.1 ms),擴(kuò)散半徑小(20 nm),光敏劑在空間上應(yīng)接近光動(dòng)力治療的作用部位。線粒體是有氧呼吸的關(guān)鍵細(xì)胞器和細(xì)胞內(nèi)固有ROS的來源,高達(dá)90%的固有ROS來源于線粒體。因此,負(fù)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(jìn)一步誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,進(jìn)而提高光動(dòng)力治療效率。與正常細(xì)胞相比,癌細(xì)胞有更大的ROS氧化壓力。正常細(xì)胞在較低的ROS氧化壓力下具有更多的能力來應(yīng)付額外產(chǎn)生的ROS。因此,對腫瘤微環(huán)境中所有細(xì)胞的ROS量進(jìn)行一定幅度的提升可用于癌細(xì)胞的選擇性殺傷。為了獲得更好的治療效果,同時(shí)避免副作用,多種響應(yīng)型的納米體系被開發(fā)用來遞送藥物。各種響應(yīng)方法,如pH敏感,氧化還原敏感,溫度敏感,酶敏感和光響應(yīng)等,已被用于控制藥物釋放。然而,很少有人報(bào)道ROS響應(yīng)的藥物控制釋放,尤其更少有人報(bào)道近紅外光觸發(fā)的ROS響應(yīng)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(jìn)行了ROS敏感性或線粒體靶向性的修飾。主要研究內(nèi)容如下:(一)設(shè)計(jì)并制備了一種新型的980 nm激光激發(fā)的ROS敏感的上轉(zhuǎn)換納米體系用于肺癌的化療和光動(dòng)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(chǎn)生ROS切割縮硫酮linker的研究很少。上轉(zhuǎn)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(chǎn)生ROS,ROS可用于光動(dòng)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(shí)定點(diǎn)的藥物釋放,同時(shí),Ce6吸收此光發(fā)射出的光可用于熒光成像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該ROS敏感的上轉(zhuǎn)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(dòng)力治療聯(lián)合治療可以將NCI-H460移植瘤完全根除。(二)設(shè)計(jì)并制備了一種新型的線粒體靶向ROS敏感的復(fù)合納米膠束用于肺癌的化療和光動(dòng)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(fù)合納米膠束。親脂性的陽離子三苯基膦很容易穿透帶負(fù)電荷的細(xì)胞膜和線粒體膜,使其積累在線粒體部位的濃度是細(xì)胞其它部位的數(shù)百倍�？s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(chǎn)生ROS,ROS可用于光動(dòng)力治療,同時(shí)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(dǎo)細(xì)胞凋亡。因此,此復(fù)合納米膠束體系為肺癌的化療和光動(dòng)力治療的聯(lián)合治療提供了一種新的選擇。(三)設(shè)計(jì)并制備了一種線粒體靶向的溫敏脂質(zhì)體用于肺癌的化療,熱療和光動(dòng)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(zhì)體是由DPPC,DSPC,DSPE-PEG_(2K)-TPP,膽固醇,IR-780和Lonidamine通過自組裝得到。當(dāng)脂質(zhì)體在三苯基膦的帶領(lǐng)下進(jìn)入到線粒體后,808 nm激光使光敏劑IR-780產(chǎn)熱,提高局部溫度可用于熱療,升高的溫度可誘導(dǎo)Lonidamine從溫敏脂質(zhì)體中釋放用于化療。同時(shí),IR-780在激光的照射下可產(chǎn)生ROS用于光動(dòng)力治療。因脂質(zhì)體定位在線粒體中,其光動(dòng)力治療效率進(jìn)一步提高。另外,此脂質(zhì)體可用于近紅外熒光成像。脂質(zhì)體具有良好的生物相容性,未負(fù)載藥物的空脂質(zhì)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(dòng)力治療的報(bào)道,本課題再一次證明了IR-780可用于光動(dòng)力治療。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)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(jié)構(gòu)Fig.1-1 structure of mitochondrion線粒體是細(xì)胞中制造能量的結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場所，它可以過氧化磷酸化產(chǎn)生三磷酸腺苷（ATP），被稱為"動(dòng)力工廠"。除了參與氧化磷酸外，線粒體也維持鈣離子水平，應(yīng)對氧化壓力，同時(shí)線粒體在細(xì)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(gè)“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(huì)產(chǎn)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(chǎn)生量有關(guān)，線粒體損超過一定限度，細(xì)胞就會(huì)衰老死亡。線粒體中的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、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?yàn)榫�粒體產(chǎn)生 ROS 的場所是線粒體基質(zhì)， mtDNA 也位于線�；|(zhì)，離 ROS 的產(chǎn)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(dǎo)致與呼吸鏈相關(guān)的肽合成水平降低。除了通過有氧呼吸為細(xì)胞提供能量外，線粒體還承擔(dān)了許多其他生理功能。

圖 1-2 現(xiàn)有的成功靶向遞送到線粒體的策略�？s略詞：ATP,三磷酸腺苷；TOM/TIM，外膜轉(zhuǎn)位酶/內(nèi)膜轉(zhuǎn)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(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)域；DQA, 地喹氯銨；DQAsomes，地喹氯銨的脂質(zhì)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(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)并進(jìn)入到線粒體。這些蛋白的 N 端大部分都含 MTS 多肽序列，能夠?qū)⒌鞍装邢蜣D(zhuǎn)運(yùn)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(fù)電的線粒體膜相結(jié)合[86]。許多研究報(bào)道利用 MTS靶向于線粒體，將限制性內(nèi)切酶導(dǎo)入到線粒體中進(jìn)行基因治療。例如，限制性內(nèi)切酶Sma1與 MTS 共價(jià)連接，靶向?qū)氲骄�粒體中發(fā)揮作用。結(jié)果表明導(dǎo)入 Sma1與 MTS 相融合的序列后，線粒體 DNA 的相關(guān)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(zhì)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(bào)道了一種 pH 敏感線粒體靶向的脂質(zhì)體，該脂質(zhì)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�；字Ｒ掖及罚╠istearoyl 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(zhuǎn)的特性。該脂質(zhì)體在體內(nèi)循環(huán)分布時(shí)帶負(fù)電荷，有利于降低血液清除率。當(dāng)脂質(zhì)體到達(dá)腫瘤的微酸環(huán)境時(shí)，DMA 從帶負(fù)電反轉(zhuǎn)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(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，該線粒體靶向的脂質(zhì)體對 A549 細(xì)胞和 A549 紫杉醇耐藥細(xì)胞都具有增強(qiáng)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(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 陳月橋;王麗;武建華;;細(xì)胞凋亡信號傳導(dǎo)途徑研究進(jìn)展[J];中國實(shí)用醫(yī)藥;2007年33期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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

本文編號：2758401