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海南大学刘柱教授等:气囊蛋白基脑胶质瘤靶向诊疗一体化载体构建及其评价

引用本文:崔雨童韩佳铌唐燕琼气囊蛋白基脑胶质瘤靶向诊疗一体化载体构建与性能评价[J]化学试剂, 2023, 45(11)25-31

DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2023.0430


背景介绍

在脑胶质瘤的诊断治疗中,传统的载药系统有靶向性差、治疗效率低等问题。盐沼盐杆菌中存在的气囊蛋白(Gas vesicle, GV)因其在生物技术和医学方面的潜在用途而受到关注,它们可以被设计应用于药物递送和靶向成像等。因此,通过化学反应(EDC/NHS脱水缩合反应),将HA-DOX连接到GV的表面,制备具有靶向性的GV@hDOX载药系统,这使得药物能更有效地定位到脑胶质瘤细胞。GV@hDOX系统具有潜在的脑胶质瘤的诊断和治疗应用价值,并结合了靶向性、超声成像性能和治疗效果,为脑胶质瘤的诊断和治疗提供了新的途径。






文章亮点

1.设计了一种新型的纳米药物递送系统,其中以气囊蛋白(Gas vesiclesGV)作为载体,透明质酸(Hyaluronic acidHA)用于靶向,并携带阿霉素 (DoxorubicinDOX)作为药物

2.GV@hDOX对小鼠脑胶质瘤细胞GL261显著提高了对DOX的吞噬效率,这表明该系统对于提高治疗效率具有潜在价值

3. GV@hDOX系统在超声成像和药物递送方面表现出潜在的优势,为脑胶质瘤的靶向治疗提供了新思路,这种系统的开发也为进一步提高脑胶质瘤的治疗效果和精准性提供了基础

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内容介绍

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1  实验部分

1.1  主要仪器与试剂

1.2  实验方法

1.2.1  GVGV@hDOX的制备

Halo细菌于100 r/min37培养箱中培养20天后将菌液转入分液漏斗,继续培养10 d,直到在顶部形成粉红色分离层。打开旋塞阀,尽可能多地去除培养基,只保留红色细胞的漂浮层。加入等体积低渗裂解缓冲液(pH 7.5),裂解2 h。将裂解物转入离心管中,800 r/min离心4 h。在离心管顶部可看到一层混合的GV(白色)与未溶解的Halo(粉色)。将GV和未溶解的Halo细菌转移到新管中,加入PBS。重复离心。直到没有粉红色细胞溶解物的迹象。将纯化的GV重悬在PBS中,置于保存。

3.37 mg EDC2.00 mg NHS加入10 mg HA溶液中,冰浴搅拌2 h后滴加1 mL2 mg/mLDOX。将反应混合物在下继续搅拌24 h,获得HA-DOX。将3.37 mg EDC2.00 mg NHS加入HA-DOX溶液中,然后在冰浴中搅拌2 h。加入1 mLOD500=2.0)分散于PBS中的GV下搅拌24 h,所得混合物加入超滤管,1800 r离心5 min,去除游离EDCNHSHA,得到GV@hDOX并在保存。

1.2.2  GVGV@hDOX的表征

1.2.3  药物释放曲线测定

人参皂苷给药结束后,小鼠禁食2 h后注射乙醚使其麻醉,从眼眶静脉丛采集血样,采血结束后断颈法处死实验小鼠。在下,用3000 r/min离心15 min,将全血标本放入新的EP试管。采用全自动生化分析仪,按说明书要求测定血清谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)的含量。

2  结果与讨论

2.1   GV@hDOX的表征

利用低渗裂解法裂解从Halo中提取气囊蛋白(图1a),对其尺寸、电位以及形貌进行表征。使用透射电子显微镜对其形态进行表征,GVs呈现均一的纺锤形晶体结构(图1b),经激光粒度分析仪测得气囊蛋白Zeta电位为-7.9 mV(图1d),水合粒径为(198 ± 35) nm(图1e)。

2.2  GV@hDOX的超声成像能力

为了研究HA-DOXGV表面接枝对其超声成像能力的影响,在34 %46%55%的超声功率下,对PBSGVHA-DOXGV@hDOX进行超声成像(图2)。

2.3  DOX的释放曲线

利用透析法对DOXHA-DOXGV@hDOX药物释放能力进行测定,检测并记录了DOXHA-DOXGV@hDOXpH 6.5pH 7.4DOX的释放量(图3)。

2.4  GV@hDOX脑胶质瘤细胞靶向能力评价

由图4a4c荧光强度变化可知,在4.0 h内,与DOXHA-DOX相比,Raw264.7GV@hDOX吞噬量无明显提高;6.0 h时,由于气囊蛋白的小尺寸效应增强了巨噬细胞的非特异性吞噬,GV@hDOX处理后的细胞具有更高的荧光强度。

2.5  GV@hDOX肿瘤杀伤能力和溶血率

通过GL261细胞和巨噬细胞Raw264.7DOXGV@hDOX的细胞毒性进行检测,结果如图6所示。

3  结论

本研究利用从Halo中提取的GV作为药物递送载体,开发了一种新型脑胶质瘤诊断治疗策略。首先,通过将抗癌药物DOX接枝到HA上,得到HA-DOX——可作为CD44靶向分子。其次,HA-DOXGVEDC/NHS的存在下发生脱水缩合,得到GV@hDOX,用于构建诊疗一体化药物递送体系。

实验结果表明,HA-DOX能够接枝到GV的表面,并能提高GV的超声成像能力;由于HACD44受体的靶向作用以及GV的纳米尺寸效应,脑胶质瘤GL261细胞对GV@hDOX的吞噬效率提高,从而提高了GL261细胞的杀伤率。此外,GV@hDOX具有较高的细胞相容性和血液相容性。因此,鉴于其脑胶质瘤靶向作用、超声成像性能以及脑胶质瘤细胞杀伤作用,GV@hDOX可用于脑胶质瘤的诊断治疗。本研究为肿瘤靶向诊疗一体化体系的设计构建提供新的思路和方法,为进一步实现脑胶质瘤的高效治疗奠定了理论基础。