王其龙&张莉:特异性适配体修饰纳米系统治疗食管鳞状细胞癌的研究

文摘   2024-11-29 18:31   北京  


食管鳞状细胞癌(ESCC)具有高死亡率和不良预后的特点,主要治疗方法包括手术、化疗、免疫治疗和放疗,以及它们的联合治疗。然而,这些治疗难以区分正常细胞和恶性细胞,并且ESCC肿瘤内药物释放不一致,这些药物的疗效进一步降低。纳米给药系统(NDDS)具有增加药物溶解度,增强药物在肿瘤组织内的分布,最小化细胞毒性,穿越生物屏障的能力,以及联合药物应用的潜力。通过将NDDS附着在肿瘤特异性细胞表面受体(如适配体)上,可以放大药物递送的功效和特异性,这些修饰的NDDS靶向恶性细胞,同时保留健康细胞,从而提高治疗效果。

南京医科大学附属淮安第一医院王其龙教授团队为了抑制ESCC肿瘤,筛选出ESCC特异性DNA适配体,并构建一种独特的适配体修饰纳米系统,以靶向药物和基因递送(图1)。使用天然蛋黄脂质纳米载体(EA1-EYLNs-PTX/siEFNA1) 开发了EA1修饰的纳米系统,该载体同时负载紫杉醇 (PTX) Ephrin A1 (EFNA1) 的小干扰RNA,这种组合可以对抗食管鳞癌的增殖、迁移、侵袭和肺转移。

1 原理图


利用Cell-SELEX过程进行筛选,基于拷贝数和家族分布的前5个序列EA1EA2EA3EA4EA5被列入与KYSE-150细胞结合分析的潜在适体候选序列。通过共聚焦图像及流式细胞分析术等,分析表现更好的EA1EA2,发现它们具有优异的亲和力、特异性和组织靶向能力,且EA1要优于EA2。因此,选择EA1进行后续实验。

2 ESCC特异性适配体筛选,亲和力,特异性和组织靶向分析


接着,合成了Cy5.5-EA1Cy5.5-EA5(作为对照适体)修饰的EYLNs,后建立异种移植皮下和肺转移小鼠模型。给小鼠静脉注射EYLNs-Cy5.5-EA1EYLNs-Cy5.5EA5EA1EA5都能将EYLN传递到肿瘤组织。与EYLNs-Cy5.5-EA5对照组相比,EYLNs-Cy5.5-EA1组肿瘤部位的荧光强度明显更高,并且器官和肿瘤荧光强度存在显著差异,同时在肺转移小鼠模型中表现出了优异的靶向肺转移的能力。这些发现强化了这样一种观点,即引入EA1可以显著促进ESCC肿瘤中EYLNs的靶向递送和积累,从而优化纳米药物在体内的递送。

3 适配体修饰EYLNs的体内生物分布

通过分析它们的形态、大小分布、𝜁电位和包封效果,说明带负电荷的ssDNA适配体成功地附着在EA1-EYLNs-PTX/siEFNA1的表面,包封效率为92.7±2.41%。为了评估EA1-EYLNs-PTX/siEFNA1在体内的核酸酶抗性,采用含有10%胎牛血清和RNase缓冲液的DMEM培养基模拟血液稳定性。结果表明,附着在脂质体上的核酸(无论是siRNA还是ssDNA)具有更好的抗核酸酶降解的弹性。同时,EA1-EYLNs-PTX/siEFNA1在中性pH下保持其结构并表现出稳定的药物释放,但当pH7.4降至5.5(模拟肿瘤环境)时表现出明显的释放。

4 EA1修饰PTX/ siEFNA1负载纳米药物的制备及理化表征


随后检测了EA1修饰的PTX/ siefna1负载纳米药物在KYSE-150细胞中的药物分布,以确定EA1修饰是否增强了结合和摄取。通过共聚焦图像可以看出,修饰适配体的载体在细胞内的积累增强,并且其可以通过内溶酶体途径进入和脱离溶酶体膜,促进siEFNA1PTX在细胞质中的积累,这是其他NDDS无法做到的。为了复制ESCC的病理渗透屏障,在体外构建了KYSE-150细胞的三维肿瘤球体。然后用cy5标记的EYLNs处理KYSE-150-3D肿瘤球体12小时,以测量穿透能力。结果表明,EA1显著增强了ESCC深层球体内EYLN-PTX/siEFNA1的分布,说明EA1-EYLN-PTX/siEFNA1可以提高体内实体瘤的穿透能力。

5 EA1修饰的PTX/ siEFNA1负载纳米药物的细胞内摄取、内吞作用、内体逃逸和肿瘤渗透


通过Western blotting、实时细胞分析(RTCA)、流式细胞术和Transwell实验,评估ea1修饰的PTX/ siefna1负载纳米药物对KYSE-150细胞的体外抑制效果。通过EA1修饰增强siEFNA1的高效递送,可显著降低ESCC细胞中EFNA1的表达(图6ab)。此外,将KYSE-150细胞暴露于各种纳米药物和PTX表明,siEFNA1递送增强了PTX抑制KYSE-150细胞增殖、迁移、侵袭和提高凋亡水平的能力。EA1修饰的效果更加明显(图6c-f)。这表明EA1可以提高纳米药物的结合效率,从而具有更强的杀肿瘤作用。

6 EA1修饰PTX/ siEFNA1负载纳米药物体外ESCC抑癌效果研究



点 评:

1.筛选出ESCC特异性DNA适配体,并构建了一种独特的适配体修饰纳米系统,以靶向药物和基因递送,用于治疗食管鳞状细胞癌。

2.ESCC靶向治疗提供了一种潜在的靶向工具。


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Xie F, Qiu J, Sun C, et al. Development of a Specific Aptamer-Modified Nano-System to Treat Esophageal Squamous Cell Carcinoma. Adv Sci (Weinh). 2024;11(28):e2309084.

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