穿膜肽介導(dǎo)紫杉醇脂質(zhì)體對腫瘤的治療作用

穿膜肽介導(dǎo)紫杉醇脂質(zhì)體對腫瘤的治療作用

趙海偉，何偉，尹莉芳

(中國藥科大學(xué)藥學(xué)院藥劑教研室，江蘇 南京 210009)

摘要：目的制備和表征F3修飾紫杉醇脂質(zhì)體，并進(jìn)行細(xì)胞學(xué)和體內(nèi)抗腫瘤評價。方法 采用薄膜分散法制備脂質(zhì)體，人肺腺癌細(xì)胞A549進(jìn)行攝取評價；小鼠肝癌細(xì)胞H22荷瘤小鼠進(jìn)行體內(nèi)抗腫瘤活性評價。結(jié)果F3修飾脂質(zhì)體粒徑為90 nm；該修飾后脂質(zhì)體被細(xì)胞攝取能力明顯增強(qiáng)，進(jìn)而提高了藥物的抗腫瘤活性，給藥16天后，F(xiàn)3-Lipo組瘤體增長僅為11倍，相比于生理鹽水組26倍，Taxol 18倍，未修飾脂質(zhì)體14倍，有更好的抗腫瘤效果。結(jié)論F3穿膜肽可以明顯提高載體入胞能力，進(jìn)而改善藥物治療作用。

關(guān)鍵詞：穿膜肽；脂質(zhì)體；紫杉醇；細(xì)胞攝取；抗腫瘤

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(No.81473152)

作者簡介:趙海偉，女，碩士研究生，研究方向：緩控釋制劑的開發(fā)與研究，E-mail:zhaohw322@163.com

通訊作者：尹莉芳，女，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：藥物新劑型與新技術(shù)，Tel:025-83271018,E-mail:lifangyin_@163.com

中圖分類號：R944.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Therapeutic ation of paclitaxel liposome mediated by penetrating peptides on tumor

ZHAOHai-wei,HEWei,YINLi-fang

(DepartmentofPharmaceutics,ChinaPharmaceuticalUniversity,Nanjing210009,China)

Abstract：ObjectiveTo prepare and exosyndrome F3 modified paclitaxel liposome and evaluate the cellular uptake and antitumor activities.Methods The liposomes were prepared by film-dispersed method;The studies of cellular uptake and antitumor activities were performed in A549 cells and H22-bearing mice,respectively.ResultsThe F3 modified liposomes with a diameter size of around 90 nm were uptaken by cells and thus had better antitumor activities.Conclusion F3 penetrating peptides could enhance the cellular uptake and thus improve the therapeutic outcome of drugs.

Key words:Penetrating peptides;Liposomes；Paclitaxel；Cellular uptake；Antitumor activities

據(jù)統(tǒng)計，到2030，全球每年的癌癥新增病例將超過1千萬，癌癥相關(guān)患病人數(shù)將達(dá)1.2千萬。腫瘤已經(jīng)成為威脅人類健康的頭號敵人[1]。近年來，新型微粒遞藥系統(tǒng)如脂質(zhì)體、納米乳、聚合物膠束等顯示了其在腫瘤治療領(lǐng)域的獨(dú)特治療優(yōu)勢。因?yàn)樵擃愊到y(tǒng)不僅可以通過增強(qiáng)滲透滯留效應(yīng)(Enhanced Permeability and Retention effect,EPR效應(yīng))增加藥物在病灶的蓄積，還可以明顯降低藥物對正常組織的毒性[2～7]。

脂質(zhì)體(Liposome，Lipo)是由天然的或合成脂質(zhì)通過自組裝形成的具有閉合結(jié)構(gòu)的雙分子囊泡[7]。該類載體由于其構(gòu)成與細(xì)胞膜相似，因而具有理想的生物相容性。與其他載體相比，Lipo不僅適合包載難溶性藥物，對水溶性藥物也具有很好的包封作用。由于Lipo具有完全閉合的結(jié)構(gòu)，可以明顯提供藥物的穩(wěn)定性[8]。

細(xì)胞穿膜肽是目前國際研究最為熱門的靶基，主要因?yàn)榇┠る牟粌H自身能透過多種細(xì)胞膜,而且還可有效攜帶比其相對分子質(zhì)量大100倍的外源性疏水大分子進(jìn)入活細(xì)胞，這種高效率的細(xì)胞穿膜肽對宿主細(xì)胞沒有顯著毒副作用。但是，普通穿膜肽對正常組織也有很強(qiáng)的穿透性，不但降低其載體對腫瘤的靶向性，同時也會導(dǎo)致藥物在正常組織蓄積進(jìn)而引起毒副作用。核仁蛋白，是一組穿梭于細(xì)胞表面與細(xì)胞核之間的蛋白，它在各種腫瘤細(xì)胞表面及腫瘤新生血管內(nèi)皮細(xì)胞均高表達(dá)，但只存在于正常細(xì)胞的細(xì)胞核，由于對腫瘤新生血管及腫瘤細(xì)胞的有效性與特異性雙重靶向及其高效的細(xì)胞內(nèi)化，使其成為一個極具吸引力的靶點(diǎn)。 含31個氨基酸的小肽F3(CKDEPQRRSARLSAKPAPPKPEPKPKKAPAKK)能特異性識別細(xì)胞表面的核仁素蛋白，并從細(xì)胞表面有效轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核；同時，F(xiàn)3對腫瘤組織有很強(qiáng)的穿透力，介導(dǎo)載體深入瘤體內(nèi)部，有效增加藥物在病變部位的蓄積[9]。

PTX是臨床最常用的廣譜抗癌藥物之一。目前，紫杉醇是唯一能促微管聚合的藥物，通過穩(wěn)固微管，阻礙紡錘體形成，使得染色體向兩極移動，進(jìn)而將分裂細(xì)胞周期阻滯于G2/M期[10,11]。此外，PTX還有誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、激活免疫系統(tǒng)、誘導(dǎo)腫瘤壞死因子TNF-α生成等功能。但PTX的用藥依然面臨以下問題[12,13]：①在水中的溶解度極低，致使其給藥困難；②普通給藥方式不具備靶向性，除了導(dǎo)致藥物在靶部位無法有效蓄積外，也會大量分布至其它正常組織和器官，進(jìn)而導(dǎo)致很大的毒副作用。因此，本研究旨在利用F3對腫瘤的靶向性，構(gòu)建F3修飾PTX脂質(zhì)體(F3-Lipo)，進(jìn)而提高PTX對腫瘤的治療作用，降低毒性。

1材料與方法

1.1試劑與細(xì)胞株紫杉醇(Taxol)(批號:20130901，江蘇紅豆杉藥業(yè)有限公司)；F3(上海吉爾生化有限公司)；膽固醇(中國慧興生化試劑有限公司)；大豆磷脂S100PC(790636-09/901,德國LIPOID)；甲氧基化聚乙二醇二硬脂酸磷脂酰乙醇胺(mPEG-DSPE),馬來酰亞胺化聚乙二醇二硬脂酸磷脂酰乙醇胺(Mal-PEG-DSPE),均購自美國Avanti polar lipids公司；甲醇(色譜純,上海凌峰化學(xué)試劑有限公司)；氯仿(分析純,上海凌峰化學(xué)試劑有限公司)；胎牛血清 (浙江天杭生物科技有限公司)；RPMI1640 培養(yǎng)基(美國Hyclone公司)；胰蛋白酶(美國Hyclone 公司)；磷酸鹽緩沖液PBS(美國Hyclone 公司)；H22和A549細(xì)胞株(南京凱基生物科技發(fā)展有限公司)；雄性ICR小鼠(18～22 g，揚(yáng)州大學(xué)比較醫(yī)學(xué)中心 [許可證號：SCXK(蘇) 2012-0004]；香豆素-6(C-6)(美國西格瑪奧德里奇公司)。

1.2儀器精密電子天平(德國賽多利斯有限公司)；KQ-200KDE超聲波清洗器(昆山舒美超聲儀器有限公司)；RE52CS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)；Zetasizer Nano ZS粒徑測定儀(英國Malvern 儀器公司)；SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵(鞏義市裕華有限責(zé)任公司)；DZF-6020 型真空干燥箱(上海一恒科技有限公司)；TGL-16B 臺式高速離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)；超凈工作臺(美國Thermo有限公司)；CO2培養(yǎng)箱(上海躍進(jìn)有限公司)；流式細(xì)胞儀(FACSCalibur，美國碧迪公司)。

1.3F3修飾脂質(zhì)體制備與表征導(dǎo)向肽合成：按F3：DSPE-PEG-Mal=1.2∶1(mol/mol)的比例投料，F(xiàn)3溶于3 mL脫氣pH 7.4的PBS緩沖液中，DSPE-PEG-Mal溶于1 mL的二甲基亞砜DMSO中，再將DMSO溶液慢慢加入PBS溶液中，吹氮?dú)獬タ諝猓獨(dú)夥障卤∠路磻?yīng)24 h。反應(yīng)完后，產(chǎn)物移進(jìn)透析袋(MWco=5 000)，冰浴透析24 h，其間前面22 h用PBS透析液，后2 h換成純凈水透析。

采用薄膜分散法制備F3-Lipo。制備過程為：將大豆磷脂∶膽固醇∶PTX∶mPEG-DSPE∶導(dǎo)向肽(按摩爾比為9∶1∶0.3∶0.5∶0.1)溶于氯仿甲醇混合溶劑中；35 ℃減壓旋蒸2 h，抽真空過夜，35 ℃下PBS水化30 min，冰浴下探頭超聲5 min。載探針C-6脂質(zhì)體(C-6-Lipo)同法制得。

1.4細(xì)胞攝取生長良好的A549細(xì)胞消化離心后，吸棄上層廢液，加入新RPM1640培養(yǎng)基，計數(shù)，再以105·cm-2的密度接種于24孔板，于5% CO2培養(yǎng)箱中37 ℃培養(yǎng)24 h。

不同時間攝取：吸去培養(yǎng)基后，加入900 μL新培養(yǎng)基，加入相同濃度(高濃度)的C-6-Lipo或F3-Lipo，在37 ℃下孵育0.5、1、2、4 h，棄去廢液，加入PBS液體清洗3次，加入50 μL胰酶消化1 min，加入200 μL PBS停止消化，吹打分散細(xì)胞，流式細(xì)胞儀綠色熒光通道下檢測。

不同溫度和濃度攝取：吸去培養(yǎng)基，加入900 μL新培養(yǎng)基，分別加入100 μL高、低濃度的C-6-Lipo或F3-Lipo，在37 ℃或4 ℃孵育2 h后棄去上層液體，PBS清洗2次后熒光顯微鏡下觀察高低濃度下的熒光強(qiáng)弱。最后利用流式細(xì)胞儀進(jìn)行定量測定。

1.5體內(nèi)抗腫瘤活性H22細(xì)胞傳小鼠腹水，一周后，將腹水鼠處死，從腹腔處抽腹水，移入15 mL離心管中離心，將上層液體移去，加入生理鹽水清洗細(xì)胞，重復(fù)2次，移去上清液，加入生理鹽水，計數(shù)，按照計數(shù)結(jié)果，將細(xì)胞稀釋至1×107·mL-1，再以每只小鼠200萬量接于小鼠腋下。待瘤體長到1 cm3大小時開始給藥。荷瘤小鼠隨機(jī)分成4組，每組7只，分別為生理鹽水組、PTX注射液(Taxol)組、PTX-Lipo組和F3-PTX-Lipo組,PTX劑量為10 mg·kg-1。尾靜脈給藥，并分別測量小鼠瘤體大小。每3天給1次藥，每2天測量瘤體大小。

1.6統(tǒng)計學(xué)分析 數(shù)據(jù)用平均值±SD值表示，P<0.05時具有顯著性差異。

2結(jié)果

本文采用了薄膜分散法制備F3-Lipo和普通長循環(huán)脂質(zhì)體。制備得到的脂質(zhì)體粒徑約為90 nm，且多分散系數(shù)小于0.2，說明體系粒徑分布較窄(見圖1)。進(jìn)一步通過透射電鏡檢測表明(見圖1)，所得粒子為球形，粒徑在50～100 nm范圍內(nèi)，與光散射測定結(jié)果基本一致。

圖1　F3修飾脂質(zhì)體的表征 A.粒徑及粒徑分布;B.透射電鏡掃描

熒光探針C-6包載的F3-Lipo和Lipo在A549細(xì)胞中的攝取見圖2。A549對F3-Lipo或Lipo的攝取隨著時間增加，攝取量增加；F3-Lipo或Lipo兩者相比，前者的攝取量在2 h后，A549對脂質(zhì)體的攝取量明顯增加，表明F3穿膜肽可以明顯增加載體的內(nèi)化作用,提高載體被細(xì)胞攝取的能力。

在4 ℃和37 ℃條件下，高低濃度C-6包載的F3- Lipo和Lipo在A549細(xì)胞中的攝取見圖3。在兩種溫度下，A549細(xì)胞對F3-Lipo或Lipo的攝取與濃度為正比關(guān)系，增加濃度，攝取量增加；同時也觀察到，細(xì)胞對F3-Lipo的攝取量明顯大于Lipo。

圖2　普通脂質(zhì)體及F3修飾脂質(zhì)體在不同時間點(diǎn)的細(xì)胞攝取量

圖3　普通脂質(zhì)體及F3修飾脂質(zhì)體在不同溫度下的細(xì)胞攝取

包載PTX的F3- Lipo和Lipo或市售產(chǎn)品Taxol的H22荷瘤小鼠體內(nèi)的抗腫瘤活性見圖4。按照PTX劑量為10 mg·kg-1連續(xù)給藥16天后，瘤體體積增長倍數(shù)為生理鹽水組26倍，Taxol 18倍，未修飾Lipo 14倍，F(xiàn)3- Lipo 11倍，表明PTX制劑確實(shí)能明顯抑制腫瘤生長(P<0.05)；但制劑不同，其抗腫瘤效果差異明顯。其中脂質(zhì)體與游離藥物相比，前者能進(jìn)一步抑制腫瘤生長。當(dāng)脂質(zhì)體進(jìn)一步被穿膜肽F3修飾后，其抗腫瘤作用進(jìn)一步增強(qiáng)。

圖4　 H22荷瘤小鼠的腫瘤大小變化

3討論

本文成功制得了F3修飾PTX脂質(zhì)體。在F3的介導(dǎo)下，PTX脂質(zhì)體被細(xì)胞攝取的能力明顯增強(qiáng)，特別的是，在4 ℃條件下，細(xì)胞對高濃度的F3-Lipo同樣具有很好的攝取能力。一般而言，在低溫條件下(4 ℃)，由于細(xì)胞膜的難變形的特點(diǎn)，細(xì)胞對納米粒的攝取能力非常弱[14]。這就提示，一部分F3-Lipo有可能通過非經(jīng)典內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞[15]。

經(jīng)F3修飾PTX脂質(zhì)體后，制劑的抗腫瘤效果也增強(qiáng)了，主要是因?yàn)椋孩貴3具有較強(qiáng)的腫瘤穿透作用。在F3的介導(dǎo)下，脂質(zhì)體可以進(jìn)一步滲透進(jìn)入瘤體內(nèi)部[16]；②F3與腫瘤細(xì)胞核仁素受體結(jié)合作用。脂質(zhì)體表面的F3與細(xì)胞高表達(dá)的特異核仁素受體結(jié)合，進(jìn)一步增強(qiáng)載體的入胞作用；特別是從圖3可知，F(xiàn)3有可能使得脂質(zhì)體能繞過溶酶體-內(nèi)涵體系統(tǒng)直接進(jìn)入胞漿，有利于PTX發(fā)揮藥效(因?yàn)樗幬锏淖饔梦稽c(diǎn)位于細(xì)胞漿)。總之，F(xiàn)3的介導(dǎo)能明顯改善載體的抗腫瘤作用。

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