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Nat Biotechnol:注射用纳米颗粒有望引发转移性肿瘤治疗变革

2016-03-16

来源:生物谷 2016-03-16 


图片来自Houston Methodist Research Institute。

2016年3月16日/生物谷BIOON/--在一项新的研究中,来自美国休斯敦卫理公会研究所的研究人员开发出首个成功地消除小鼠体内肺转移瘤(lung metastases)的药物,从而可能引发转移性三阴性乳腺癌治疗变革。相关研究结果于2016年3月14日在线发表在Nature Biotechnology期刊上,论文标题为“An injectable nanoparticle generator enhances delivery of cancer therapeutics”。

大多数癌症死亡是由于癌细胞转移到肺部和肝脏,而且迄今为止还没有治愈方法。现存抗癌药物不能够战胜体内的生物屏障而使得接触到癌细胞的药物数量并不充足,因而只能提供有限的益处。

在这项研究中,研究人员通过开发出一种在小鼠体内肺转移瘤内部产生纳米颗粒的药物而解决了这个问题。他们使用阿霉素(doxorubicin, Dox),即一种癌症治疗药物,已被人类使用了几十年,但是对心脏有副作用。此外,他们还使用了注射用纳米颗粒生产者(injectable nanoparticle generator, iNPG),iNPG是由纳米多孔硅材料制作而成的,可在体内自然降解。

具体而言,他们利用一种pH值敏感性的可断裂的连接子(cleavable linker)将Dox偶联到聚L-谷氨酸上,然后将所形成的这种药物聚合物(pDox)装载到iNPG内部,组装成iNPG-pDox。一旦从iNPG中释放,pDox自发性地在水溶液中形成纳米大小的颗粒。在静脉注射进小鼠体内后,iNPG-pDox在肿瘤中聚集,由于iNPG发生降解,pDox纳米颗粒被释放出。pDox纳米颗粒能够被肿瘤细胞摄取到细胞内部。在肿瘤细胞内,pDox纳米颗粒被转运到细胞核周围区域,细胞核附近的酸性导致pDox被切割,将Dox释放到细胞核中,从而杀死肿瘤细胞。这种方法可有效地避免细胞膜上的药物排出泵将Dox排出。

利用这种策略在癌细胞已转移到肺部的三阴性乳腺癌模式小鼠体内开展研究,研究人员发现50%接受这种药物治疗的小鼠在8个月后没有追踪到肿瘤转移性疾病。这相当于肿瘤转移性疾病病人接受治疗后存活大约24年。

休斯敦卫理公会研究所总裁兼首席执行官Mauro Ferrari博士说,由于身体自身的防御机制,大多数抗癌药物被吸入健康组织,从而导致副作用,而且只有一小部分服用药物真正地达到肿瘤,这就使得它并不那么有效。这种新的治疗策略能够让药物Dox依次穿过多道生物屏障,最终被转运到肿瘤细胞的细胞核。这种活性药物只在转移性肿瘤细胞的细胞核内部释放出来,从而避免癌细胞产生多药耐药性。这一策略有效地杀死所有小鼠中的肿瘤并提供显著的治疗益处,包括一半小鼠在治疗后能够长期存活。

Ferrari说,“……我们发明一种真正地在癌症内部制造纳米颗粒并在细胞核位点释放药物纳米颗粒的方法。利用iNPG,我们能够做到标准化疗药物、疫苗、放疗能够做到但是其他纳米颗粒都不能做到的事情。”

Ferrari说,“我从未想要给予上千名寻找治愈方法的癌症病人过多承诺,但是这些数据是令人震惊的。我们正在谈论改变治愈肿瘤转移性疾病的前景,这样它就不再被视为死刑判决。”

研究人员希望这种新的药物将有助临床医生治愈来自其他部位的肺转移瘤,也可能能够治愈原发性肺癌。

休斯敦卫理公会研究所已为这种药物制定出良好生产规范(GMP),计划加快推进这项研究以便获得美国FDA批准,以及计划在2017年开始在人体内进行安全性和疗效研究。(力太生物.com)


An injectable nanoparticle generator enhances delivery of cancer therapeutics

doi:10.1038/nbt.3506

Rong Xu, Guodong Zhang, Junhua Mai, Xiaoyong Deng, Victor Segura-Ibarra, Suhong Wu, Jianliang Shen, Haoran Liu, Zhenhua Hu, Lingxiao Chen, Yi Huang, Eugene Koay, Yu Huang, Jun Liu, Joe E Ensor, Elvin Blanco, Xuewu Liu, Mauro Ferrari & Haifa Shen

The efficacy of cancer drugs is often limited because only a small fraction of the administered dose accumulates in tumors. Here we report an injectable nanoparticle generator (iNPG) that overcomes multiple biological barriers to cancer drug delivery. The iNPG is a discoidal micrometer-sized particle that can be loaded with chemotherapeutics. We conjugate doxorubicin to poly(L-glutamic acid) by means of a pH-sensitive cleavable linker, and load the polymeric drug (pDox) into iNPG to assemble iNPG-pDox. Once released from iNPG, pDox spontaneously forms nanometer-sized particles in aqueous solution. Intravenously injected iNPG-pDox accumulates at tumors due to natural tropism and enhanced vascular dynamics and releases pDox nanoparticles that are internalized by tumor cells. Intracellularly, pDox nanoparticles are transported to the perinuclear region and cleaved into Dox, thereby avoiding excretion by drug efflux pumps. Compared to its individual components or current therapeutic formulations, iNPG-pDox shows enhanced efficacy in MDA-MB-231 and 4T1 mouse models of metastatic breast cancer, including functional cures in 40–50% of treated mice.



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