当前位置 : X-MOL首页行业资讯 › Nano Lett.┃电荷反转仿生纳米复合物用于脑胶质瘤的RNAi治疗

Nano Lett.┃电荷反转仿生纳米复合物用于脑胶质瘤的RNAi治疗


英文原题:Charge Conversional Biomimetic Nanocomplexes as a Multifunctional Platform for Boosting Orthotopic Glioblastoma RNAi Therapy

通讯作者:郑蒙,河南大学;Omid C. Farokhzad,哈佛医学院;师冰洋,河南大学

作者:Yanjie Liu, Yan Zou, Chan Feng, Albert Lee, Jinlong Yin, Roger Chung, Jong Bea Park, Helen Rizos,Wei Tao, Meng Zheng,* Omid C. Farokhzad,* and Bingyang Shi*


脑胶质瘤 (GBM) 是中枢神经系统中最常见、最具侵袭性的肿瘤,目前临床上仍无法治愈。在尽可能保护脑功能前提下,最大程度切除肿瘤,术后同步放化疗是脑胶质瘤的标准治疗方法,但患者复发率仍接近100%。另外,这种治疗方法预后极差,中位生存期仅为9-12个月,2年生存率也仅为8%-12%。


为了实现脑胶质瘤的高效治疗,河南大学师冰洋教授团队设计了一种红细胞膜(RBCm)伪装的小分子干扰RNA(siRNA)运载系统,用于GBM的基因治疗。如图1所示,该多功能纳米复合物 (Ang-RBCm-CA/siRNA) 主要是由三部分组成:1) Angiopep-2修饰的血红细胞膜作为外壳 (Ang-RBCm),这不仅延长了纳米药物的血液循环时间,还可以实现由LPR-1受体介导的BBB穿透和GBM靶向。2) 柠康酸酐接枝聚赖氨酸 (PLL-CA) 作为表面带负电荷的中间层,能够在肿瘤细胞的酸性环境下转化为正电荷,进而促使RBCm的破裂和纳米复合物的解聚。3) 聚乙烯亚胺 (PEI) siRNA复合物通过静电相互作用形成,可以有效的压缩siRNA,并且实现siRNA的内涵体逃逸。该多功能仿生siRNA纳米复合物有效解决了siRNA目前面临的半衰期短、血脑屏障 (BBB) 穿透差、肿瘤积累不足、细胞摄取差等难题,可以实现脑胶质瘤的高效治疗。

图1. 电荷转换仿生siRNA纳米药物的制备及治疗脑胶质瘤示意图。


该团队首先通过4项体外实验对纳米复合物的性能进行了表征(图2)。透射电子显微镜和琼脂糖凝胶电泳结果分析表明,在模拟肿瘤细胞的酸性环境下,纳米复合物彻底裂解,siRNA有效释放,而用琥珀酸酐接枝聚赖氨酸 (PLL-SA,无酸敏感特性) 代替PLL-CA制备的纳米复合物的结构在相同条件下保持完好,说明Ang-RBCm-CA/siRNA能够通过电荷反转实现siRNA的高效释放。通过检测纳米复合物的粒径和电位变化,表明该纳米复合物在中性条件下保持稳定,而在酸性条件下粒径变大,电荷由负变正。这些结果证明,该仿生siRNA纳米复合物可以通过电荷反转诱发细胞膜破裂,从而实现siRNA释放。

图2. 纳米复合物的pH响应性实验:(a) 透射电子显微镜图像;(b) 纳米复合物形态随pH变化示意图;(c) 聚丙烯酰胺凝胶电泳图像;(d) 粒径变化结果;(e) 电位变化结果。


该团队接着利用U87-Luc细胞模型研究了Ang-RBCm-CA/siRNA的治疗效果(图3)。细胞毒性实验结果表明,该纳米复合物的生物安全性良好。为了研究 Ang-RBCm-CA/siRNA体外基因沉默效率,转染实验首先选用 siGL3进行细胞实验。结果显示荧光素酶表达被Ang-RBCm-CA/siGL3显著下调。而RT-PCR、Western Blot和细胞凋亡实验则选用siPLK1进行实验,进一步验证了该体系能大量敲除靶基因。团队进一步评估了 Ang-RBCm-CA/siRNA 在体内的治疗效果(图4)。实验以 siPLK1 作为治疗siRNA,以荷 U87-Luc 原位脑胶质瘤的裸鼠为肿瘤模型。通过荧光成像跟踪肿瘤生长情况,定性及定量分析结果表明,Ang-RBCm-CA/siPLK1显著抑制肿瘤增长。此外,Ang-RBCm-CA/siPLK1组小鼠体重几乎无变化,而对照组的体重则显著下降。生存曲线显示 Ang-RBCm-CA/siPLK1治疗组小鼠生存期明显延长。该研究证实了仿生纳米复合物Ang-RBCm-CA/siRNA对原位人脑胶质瘤小鼠具有较好的治疗效果,且对全身的副作用较少。值得注意的是,该纳米复合物具有生物相容性好、血液半衰期长、BBB穿透能力强、肿瘤聚集性强、pH诱导的膜裂解和siRNA的调控释放等特点。这种新型的多功能仿生纳米复合物为靶向GBM基因治疗提供了一个强有力的的平台。

图3. 纳米复合物体外 siGL3 及 siPLK1 基因沉默及毒性实验:(a) 纳米复合物的细胞毒性实验;(b) 体外荧光素实验;(c-d) RT-PCR和Western Blot实验结果;(e) 细胞凋亡实验。


图4. 荷 U87-Luc 原位脑胶质瘤异种移植裸鼠的体内治疗实验:(a) 脑胶质瘤治疗流程示意图;(b) 各治疗组脑部U87-Luc定性图片;(c) 各治疗组脑部U87-Luc定量图;(d) 各治疗组的肿瘤抑制率图;(e) 各治疗组的体重变化;(f) 各治疗组的生存周期;(g-h) 体内RT-PCR和Western Blot实验结果。


这一成果近期发表在Nano Letters 上,河南大学博士研究生刘艳杰邹艳博士和哈佛医学院Chan Feng为文章的共同第一作者,郑蒙、Omid C. Farokhzad、师冰洋教授为通讯作者。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Charge Conversional Biomimetic Nanocomplexes as a Multifunctional Platform for Boosting Orthotopic Glioblastoma RNAi Therapy

Yanjie Liu, Yan Zou, Chan Feng, Albert Lee, Jinlong Yin, Roger Chung, Jong Bea Park, Helen Rizos, Wei Tao, Meng Zheng*, Omid C. Farokhzad*, Bingyang Shi*

Nano Lett., 2020, DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b04683

Publication Date: February 3, 2020

Copyright © 2019 American Chemical Society


(本稿件来自ACS Publications)


如果篇首注明了授权来源,任何转载需获得来源方的许可!如果篇首未特别注明出处,本文版权属于 X-MOLx-mol.com ), 未经许可,谢绝转载!

全球疫情及响应:BMC Medicine专题征稿
欢迎探索2019年最具下载量的化学论文
新版X-MOL期刊搜索和高级搜索功能介绍
化学材料学全球高引用
ACS材料视界
南方科技大学
x-mol收录
南方科技大学
自然科研论文编辑服务
上海交通大学彭文杰
中国科学院长春应化所于聪-4-8
武汉工程大学
课题组网站
X-MOL
深圳大学二维材料实验室张晗
中山大学化学工程与技术学院
试剂库存
天合科研
down
wechat
bug