癌细胞膜修饰的仿生药物载体用于肿瘤治疗文献综述

 2022-12-28 10:06:45

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

癌症是减少现代人生存期限的主要原因之一,早期的化疗药物虽然在治疗和控制癌细胞生长、转移中也发挥了较好的作用,但由于其缺少靶向性,在杀死癌细胞的过程中同时作用于正常细胞,破坏机体的免疫功能,使得其本身的使用用量受到很大的限制,同时药物的代谢排泄也对癌症患者的其他器官造成更大的压力,影响患者的治疗效果和生活质量。近年来,随着高分子材料化学的逐渐发展,常规纳米颗粒(NP)介导的药物递送系统逐步完善发展,为临床癌症治疗做出了巨大贡献。纳米颗粒介导的药物通过靶向给药,可以显著降低药物的用量,优化其释放特性,提高特异性和生物利用度,延长保质期,降低毒性。一些纳米药物还可以克服血脑屏障,而血脑屏障是治疗脑肿瘤的一大障碍。血-脑屏障可以保护脑神经组织的生长发育,阻止毒素和其他一些化合物包括药物从血液进入脑组织,所以常规化疗药物很难扩散到其中去。然而,NPs是外源性物质,进入机体后会被机体通过免疫早期识别并由肝肾系统清除从而严重限制NPs的临床应用。要克服这个问题,势必要将纳米系统的设计和制备变得具有生物相容性和复杂性。为使其可以成功躲避免疫系统的察觉从而具有较长的循环时间,最好的方式即对其表面进行仿生学蛋白修饰,让他们成功骗过免疫系统,获得与体细胞本身相似的生理学特点。 然而,由于机体各种细胞膜上所含蛋白的复杂性以及现代生物学研究还存在的局限性,要在NP上做蛋白修饰使其功能齐全,这是很难完成的并且可能会增加潜在的不可控因素的事情。故采用生物膜包裹载药NP,这样既可使药物微颗粒具有体内细胞本身的生物学特性,又避免了人工修饰可能带来的不确定因素,而且其细胞膜所携带的特殊膜蛋白本身的生理学基础也为肿瘤药物传递提供了新的路径,为肿瘤治疗提供了新的可能。

随着越来越多从事肿瘤药物载体研究工作的人员的不断努力,现已发现制备出很多活性细胞膜伪装纳米粒子,由于它们具有膜抗原和膜结构,故而进入体内环境后可以实现特殊识别起到靶向积聚,长血液循环和免疫逃逸等特殊性质,基本上解决了常规纳米颗粒在治疗中存在的问题。深入研究发现,不同生物膜包裹的纳米粒子在实际治疗过程中显示出不同的药物递送特点。红细胞膜包裹的NPs显示出更长的循环时间,血小板膜和巨噬细胞膜包裹的NPs显示出对个别肿瘤类型的特异性靶向,癌细胞膜包裹的NPs显示出对癌细胞的特异性同源靶向等等。但与此同时,随着对不同细胞膜伪装的纳米粒子的深入细分研究,也发现了其不同细胞膜修饰后可能具有的缺点。干细胞膜包裹的NPs具有较红细胞膜NPs更短的循环时间和更低的特异性,成纤维细胞包裹的NPs在肿瘤治疗中也同时靶向正常纤维细胞等等。为避免此类不够理想的药物递送系统的应用,活性细胞膜伪装纳米粒子的发展还需要更多更加细致的研究,想要达到低量高效高积聚的药物系统的发现制备,还有一段很长的路要走。

在癌细胞膜包裹的NPs对肿瘤治疗研究中,我们通过对肿瘤细胞本身的研究已经了解到在肿瘤中,癌细胞表达表面粘附分子(例如,N-钙粘蛋白,galectin-3,上皮细胞粘附分子(EpCAM))已被证明是其同源粘附结构域,并负责多细胞聚集的形成。 因此癌细胞膜包被的NPs预期将获得同源的靶向,特别适用于靶向药物分娩和有效的癌症治疗。但与此同时,由于癌细胞种类复杂,结构及生理学过程都还不够明确,这要求我们在药物递送系统研究中更加谨慎,需要更多的数据和试验对此加以说明。在已有的文献资料中,我们可以看到MCF-7细胞膜包裹的NPs和红细胞与B16杂种细胞细胞膜包裹的NPs都在临床前研究中对癌细胞起到了较好的治疗作用,也有研究说明4T1细胞膜包裹的金纳米颗粒可以靶向到乳腺癌细胞并对其进行光热治疗。本文也将就特殊癌细胞膜包裹的NPs对于同种癌细胞的临床前治疗作用加以研究说明。

本文选取4T1细胞作为研究对象,说明用其包裹载药脂质体的可行性,以及对比其在肿瘤治疗中较单纯药物治疗以及脂质体载药治疗的优势。本文制备了由多柔比星(DOX)负载的脂质体作为内部组成核心和4T1癌细胞膜(CMVs)作为外壳的表面仿生药物递送系统,试图通过现代检测技术确定该药物传递系统制备的成功率、所得到的仿生纳米微粒各项指标以及观察其在体外对不同细胞的活性作用,确定其在肿瘤治疗中可能存在的优势,为下一步研究打好基础。在实验过程中,我们拟复苏已有的4T1细胞并对其进行培养,培养完成之后对长成的细胞进行分离,采用溶胀或机械振动使其破碎后离心,提取所需要的细胞膜。同时制备载有阿霉素的脂质体。运用简单合成方法制备癌细胞膜包裹的载有阿霉素的脂质体药物递送系统。对已制备好的NPs进行western-blot检测确保所需的膜蛋白未丢失和纳米微粒电镜、透镜对其基本形态进行确认,以及其他物理检测手段确保制备成功。之后我们将该纳米粒加入已培养好的各类型细胞(包括乳腺癌细胞、正常细胞和其他癌细胞等)中进行共培养,最后对长成的细胞进行荧光分析或激光共聚焦成像等,观察我们所制备的药物系统对不同类型细胞生理生化过程和物理指标的影响,确定其在癌症治疗中可能存在的优势,为今后的研究打下基础。

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