基于放射性水凝胶搭建三重联合治疗用于协同抗肿瘤研究

来源 :北京协和医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ztcld2003
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放射治疗是临床上治疗肿瘤的主要手段。然而肿瘤乏氧和DNA自我修复一定程度的降低了放疗的抗肿瘤效率,甚至产生放疗抵抗。为了解决这一问题,我们通过联合提高DNA损伤、抑制DNA自我修复、抑制DNA增殖或复制、以及改善肿瘤乏氧,从改善肿瘤微环境和全方位抑制DNA增殖来提高放疗的抗肿瘤效率。基于此,我们基于组装的可注射水凝胶构建了三重联合治疗(131I-Hydrogel/DOX/GNPs aggregates),在近红外激光照射下能够对肿瘤同时实施增敏性放疗、温和光热治疗和原位化疗,进而通过提高DNA损伤、抑制DNA自我修复、抑制DNA增殖或复制实现抑制肿瘤增殖。本研究主要包括以下四个研究部分:首先设计并开发了响应性聚集的金纳米粒子体系(GNPs system)作为放疗-光热治疗的双增敏剂。随着GNPs system形成的金纳米粒子聚集体(GNPs aggregates)能够在近红外激光器照射下能够产生较高的温度,进而实现对肿瘤组织或肿瘤细胞的光热治疗。经过实验证明基于GNPs aggregates的温和光热能够有效的下调DNA双链修复蛋白Rad51的表达,即抑制受损伤的DNA的自我修复;再结合GNPs system已经证实的放疗增敏特性,GNPs system作为双增敏剂能够有效的增强联合治疗的抗肿瘤效率。且基于GNPs的多模态成像特性,形成的GNPs aggregates显著的增强了 GNPs在肿瘤内的光声成像和CT成像效果。第二,成功的构建了可原位注射的、1311同位素负载的水凝胶。我们以PEG2000-NH2和L-Tyr-NCA为原料,通过开环聚合反应合成了聚合物mPEG-P(Tyr)8。经过实验证实聚合物mPEG-P(Tyr)8能够组装成多孔状、网络的水凝胶;且能够高效率的标记同位素131I。了解了 mPEG-P(Tyr-131I)8水凝胶体内外降解规律,有利于制定放疗方案。通过体内外生物相容性检测,植入mPEG-P(Tyr-131I)8水凝胶后对机体无毒副作用。并通过负载增敏肽Smac-R9,实现了对肿瘤局部的增敏性不间断放疗。第三,比较并优化了响应性聚集的GNPs system和GNRs的放疗增敏效率和光热增敏效率。通过实验证实,响应性聚集的GNPs system的放疗增敏效率最高,GNRs的光热增敏效率最高,但GNPs system的光热增敏特性能够满足温和光热治疗的需要,而且负载到hydrogel中的GNPs aggregates的稳定性也能够满足光热治疗和放疗增敏的需要。最终选择了响应性聚集的GNPs system作为构建三重联合治疗平台的双增敏剂。此外,以可注射水凝胶为载体,负载GNPs aggregates实现的局部温和光热治疗,实现了对肿瘤组织乏氧情况的改善,同时负载DOX后,进而提高了局部化疗的抗肿瘤效果。最后,基于mPEG-P(Tyr)8组装的水凝胶,通过同时负载1311、GNPs aggregates和DOX构建三重联合治疗(131I-Hydrogel/DOX/GNPs aggregates),并通过光热成像、单光子断层扫描(SPECT/CT)成像、荧光成像证实了三重联合抗肿瘤平台的成功搭建。通过实验证实能够通过提高DNA损伤、抑制DNA复制和自我修复实现协同抗肿瘤,并最终通过考查肿瘤生长曲线、检测肿瘤内细胞增殖活性、肿瘤细胞凋亡坏死差异,证实构建的三重联合治疗在肿瘤模型小鼠体内成功的取得了较好的体内抗肿瘤效果。综上,我们通过比较和优化三重联合治疗中的每个组分,并探讨每个组分的性质、以及使其抗肿瘤效率最大化,最终构建出了具有较高联合抗肿瘤效率的三重联合治疗(131I-Hydrogel/DOX/GNPs aggregates)。并通过提高 DNA 损伤、抑制 DNA自我修复、抑制DNA增殖或复制,从全方位抑制DNA增殖和改善肿瘤微环境来提高放疗的抗肿瘤效率。
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