基本信息
- 项目名称：
- iRGD肽协同纳米颗粒对顺铂抗肿瘤效应的调节作用及机制研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 应用一种简单的策略逆转肿瘤耐药是科研人员长期期盼的目标。本课题紧扣当今国内外肿瘤化疗领域中的研究热点——寻找新的逆转肿瘤耐药性的增敏药物，首次深入地探讨了新型iRGD肽对人卵巢癌SKOV-3细胞顺铂耐药株的逆转耐药性的作用及机制。同时，本课题对比研究了iRGD肽协同纳米颗粒、顺铂对敏感株的抗肿瘤效应研究，探讨肿瘤化疗增敏作用及机制。以期提出一种简单的策略——iRGD肽是逆转肿瘤耐药性的新思路。
- 详细介绍：
- Science最新一项研究展示了iRGD肽可协助抗癌药物渗透到最坚韧的肿瘤组织之中，但又不会增加其对健康细胞的毒性。当该肽以化学方式和药物发生结合的时候，它可伴送某些抗癌药物深入到在小鼠体内生长的肿瘤的血管外组织之中。当iRGD作为一个独立的物质与抗肿瘤药物共同注射的时候，该肽可较好的加强药物的递送及其抗肿瘤活性。 现有的大多数肿瘤化疗药物是高效的，但是其副作用限制了化疗药物的用药剂量和在肿瘤组织的有效药物浓度。赵宇亮等研究发现一种自身作为新型高效抗恶性肿瘤化疗药物的Gd@C82(OH)22纳米颗粒，并发展了相关的纳米颗粒表面化学修饰技术，来实现纳米颗粒的低毒性和高效率。但是同时也发现，Gd@C82(OH)22纳米颗粒分布在肿瘤组织的浓度较低。iRGD肽化学结合纳米颗粒的研究很少，尤其是化学结合自身作为新型高效抗恶性肿瘤化疗药物的Gd@C82(OH)22纳米颗粒。iRGD肽联合给药和结合给药途径均可抑制肿瘤生长和提高药物在肿瘤内蓄积浓度，iRGD肽随同给药比结合给药有效，但已有实验数据未达到统计学意义，相关机制尚不清楚。用iRGD肽结合或随同给Gd@C82(OH)22纳米颗粒可能改善这种低浓度的现状，改善Gd@C82(OH)22纳米颗粒治疗恶性肿瘤的靶向性和高效低毒性？ 顺铂是临床治疗肿瘤中常被采用的一种药物，顺铂治疗后的副作用和耐药性，限制了它的广泛应用。寻求一种既能逆转肿瘤耐药性又低毒的治疗方法成为当今抗癌药物研究的热点。当iRGD肽与传统的化疗药物，如阿霉素、紫杉醇、阿霉素脂质体以及治疗性抗体曲妥单抗等随同或耦合给药，能够协助抗癌药物渗透到肿瘤组织，而它是否能提高肿瘤耐药细胞里药物的有效浓度逆转耐药？逆转的同时是否能降低化疗药物的毒副作用？ 目前有关细胞对顺铂具有抗性的主要原因中，细胞内吞缺陷导致药物的积累减少似乎在各种细胞系中较为常见。我们设计在细胞水平和动物水平上研究iRGD肽、纳米颗粒与顺铂的联合使用对SKOV-3顺铂耐药株等抗性细胞的作用，研究iRGD肽、纳米颗粒逆转肿瘤细胞耐药性的作用。为进一步探讨iRGD肽的逆转肿瘤细胞耐药性机制，利用内吞抑制剂处理细胞，考察iRGD肽对抗性细胞内吞能力的影响。试图从细胞内吞能力角度阐述联合作用增强对抗性细胞逆转作用的机制，为临床应用提供理论参考。 目前还有许多问题没有解决，iRGD肽是否能协同纳米药物、顺铂发挥抑瘤作用？耦合纳米颗粒给药途径是否能更有效提高药物渗透性？其机制有待进一步研究。Gd@C82(OH)22纳米颗粒在对肿瘤细胞无毒的前提下是如何起到抑瘤作用的？iRGD肽是否可以改善它分布在肿瘤组织低浓度的现状？针对肿瘤的耐药性，iRGD肽协同纳米颗粒是否能逆转肿瘤顺铂耐药性？针对这些问题，本文将从以下两方面进行研究： 1. iRGD肽协同[Gd@C82(OH)22]n、顺铂对细胞和动物水平的抑瘤作用研究，建立iRGD肽耦合[Gd@C82(OH)22]n的方法，建立人卵巢癌裸小鼠原位移植瘤模型，研究不同用药方法的抑瘤作用，并在同等处理条件下检测不同处理组的抑瘤效果。抑瘤成效检测通过组织切片研究处理后动物体各组织器官的变化，包括心、肝、脾、肺、肾和胸腺；对血液做血涂片和血常规分析。 2. iRGD肽逆转肿瘤细胞的（顺铂）耐药性研究，建立人卵巢癌顺铂耐药株SKOV-3/DDP细胞模型和动物模型，采用Cytochalasin D细胞内吞抑制剂处理顺铂耐药细胞株抑制其内吞功能，研究iRGD肽与顺铂的联合作用对抗性细胞的毒性，并利用confocal共聚焦显微镜观察细胞状态；为排除联合效果的细胞特异性，在7404-CP20和KB-CP20两个细胞系上验证其联合效果。动物水平抑瘤成效检测同上。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的： 1. 研究iRGD肽协同纳米颗粒、顺铂治疗恶性肿瘤和逆转肿瘤耐药性的成效。 2. 从改善肿瘤细胞内吞能力方面探讨iRGD肽逆转肿瘤耐药的机制。 思路： iRGD肽协同纳米颗粒、顺铂治疗卵巢癌细胞系SKOV-3及其顺铂耐药株SKOV-3/DDP，应用CCK-8试剂盒检测其成效；应用内吞抑制剂与iRGD肽、药物联合作用后，质谱法测定细胞内顺铂蓄积量，探讨iRGD肽逆转肿瘤耐药的机制。
科学性、先进性及独特之处
- 1．首次探讨iRGD肽协同纳米颗粒、顺铂的抗肿瘤作用，并逆转顺铂耐药性，思路具有创新性，国内外未见文献报道； 2．首次提出应用iRGD肽耦合（修饰）富勒烯纳米颗粒表面，设想具有原创性，可建立自主的知识产权和独有的技术体系，设计在理论上具有创新性； 3．首次探讨iRGD肽逆转肿瘤细胞耐药的影响及其作用机制。研究在理论上具有一定的创新性，国内外未见文献报道。
应用价值和现实意义
- 本课题研究深入探讨iRGD肽逆转肿瘤细胞耐药性的机制，考察iRGD肽对抗性细胞内吞能力的影响，为临床应用提供理论参考，具有重要的理论创新意义。同时，研究可能带来新的诊疗技术的进步和突破，具有重大的社会效益和经济效益。
学术论文摘要
- 作品深入研究iRGD肽协同纳米颗粒、顺铂治疗恶性肿瘤和逆转肿瘤耐药性的成效，并从改善肿瘤细胞内吞能力方面探讨iRGD肽逆转肿瘤耐药的机制。我们设计实验研究iRGD肽协同纳米颗粒、顺铂治疗卵巢癌细胞系SKOV-3及其顺铂耐药株SKOV-3/DDP的作用，应用CCK-8试剂盒检测其成效；应用内吞抑制剂与iRGD肽、药物联合作用后，质谱法测定细胞内顺铂蓄积量，探讨iRGD肽逆转肿瘤耐药的机制。创新性地探讨iRGD肽协同纳米颗粒、顺铂的抗肿瘤作用，并逆转顺铂耐药性，深入机制研究。已有研究证实，iRGD肽可协助抗癌药物渗透到最坚韧的肿瘤组织之中，但又不会增加其对健康细胞的毒性。本作品应用一种简单的策略来探讨逆转肿瘤耐药的新途径——iRGD肽是逆转肿瘤耐药性的新思路。
获奖情况
- 作品荣获“哈尔滨医科大学春蕾计划课外科技学术作品大赛”特等奖
鉴定结果
- 未见iRGD肽协同纳米颗粒、顺铂对人卵巢癌细胞系及其顺铂耐药株的抗肿瘤作用及其机制研究；首次应用iRGD肽探讨逆转肿瘤耐药性研究；未见[Gd@C82(OH)22]n纳米颗粒联合iRGD肽的研究报道。
参考文献
- 1. Kazuki N, et al.(2010) Coadministration of a Tumor-Penetrating Peptide Enhances the Efficacy of Cancer Drugs .Science 328, 1031-1035 2. Xing-Jie L , et al. (2010) Metallofullerene nanoparticles circumvent tumor resistance to cisplatin by reactivating endocytosis. PNAS 107 , 7449–7454 3. Kazuki N, et al. (2009) Tissue-Penetrating Delivery of Compounds and Nanoparticles into Tumors . Cancer Cell 16, 510–520. 4. Juan Jianga, et al.（2010）Sequential treatment of drug-resistant tumors with RGD-modified liposomes containing siRNA or doxorubicin，European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, pp. 170-178. 5. Chen C, et al. (2005) Multihydroxylated [Gd@C82(OH)22]n Nanoparticles: Antineoplastic Activity of High Efficiency and Low Toxicity. Nano Lett 5, 2050–2057. 6. Teesalu, T, et al. (2009). C-end rule peptides mediate neuropilin-1-dependent cell, vascular, and tissue penetration. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 16157–16162.
同类课题研究水平概述
- 1. iRGD肽抗肿瘤作用的研究进展 iRGD肽可以协助药物直接定位于肿瘤血管，并且扩散到肿瘤实质血管外，而传统的RGD肽只能传送药物到血管。iRGD肽与肿瘤血管内皮特殊表达的αv整合素相结合从而定位于肿瘤。随后iRGD在肿瘤中分裂成CRGDK/R，切去顶端的iRGD肽缺失了许多整合连接活性，但因为C-末端有CendR基序能够结合NP-1从而使iRGD肽更有活性。CendR/NP-1的结合调控着一种激活的运输系统，让同时注射的药物从血管中渗出，从而调节药物的一种特殊的肿瘤组织渗透性（Kazuki N, et al. Cancer Cell，2009）。 当iRGD肽与传统的化疗药物（如阿霉素、紫杉醇、阿霉素脂质体以及曲妥单抗等）协同或耦合给药，能够协助抗癌药物渗透到肿瘤组织（Kazuki N, et al. Science，2010）。协同给药和耦合给药途径均可抑制肿瘤生长和提高药物在肿瘤内蓄积浓度，iRGD肽协同给药比化学结合给药稍微有效，但已有实验数据未达到统计学意义。iRGD肽协同纳米药物的研究很少，其机制有待进一步研究。已有研究主要是iRGD肽对药物敏感细胞模型和动物模型的抗肿瘤效应研究，而iRGD肽对耐药细胞的作用及机制尚未报道，本课题设计实验研究iRGD肽是否也能逆转肿瘤耐药性并探讨其机制。 2. [Gd@C82(OH)22]n的抗肿瘤作用和顺铂耐药性研究 [Gd@C82(OH)22]n具备高效的抑瘤效果，独特的是它本身对肿瘤细胞不产生毒性作用，在极低剂量下就可以发挥很强的抑瘤效果(Chen C, et al. Nano Lett,2005) 。近几年对[Gd@C82(OH)22]n抑瘤机制的研究主要集中在抗氧化、免疫激活、EPR效应和血管抑制方面。顺铂是临床治疗肿瘤中常被采用的一种药物，然而，顺铂的副作用和耐药性，限制了它的广泛应用。因此，寻求一种既能逆转肿瘤耐药性又低毒的治疗方法成为当今抗癌药物研究的热点。[Gd@C82(OH)22]n能够通过加强顺铂耐药细胞的内吞作用，使进入细胞内的顺铂增多逆转肿瘤耐药(Xing-Jie L, et al. PNAS,2010)。
