CN103816122A - 一种靶向sr-bi受体的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒的制备及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种靶向SR-BI受体的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒的制备及应用，所述的纳米粒为重组高密度脂蛋白载药纳米粒，以磷脂、胆固醇、胆固醇酯、载脂蛋白、阳离子脂质、化疗药物、基因药物等为组成成分，通过薄膜分散法制备而成。本发明所要解决的技术问题是制备一种仿生型肿瘤靶向载药纳米粒，制备条件温和、成本低廉。本发明还提供上述基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒的应用。本发明提供的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒具有类球形结构、包封率好、细胞毒性低、靶向性好、安全性高、体外抗肿瘤效果显著等优点。

Description

一种靶向SR-BI受体的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒的制备及应用

技术领域

本发明涉及医药制剂领域，具体涉及一种靶向SR-BI受体的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒的制备及应用。

背景技术

癌症是困扰了人类几个世纪，危害人类健康最为严重的疾病之一，其死亡率仅次于心血管疾病而位居第二。据WHO统计，在全世界70多亿人口中平均每年死于恶性肿瘤者达690万人，新发病例为870万例，且数字还在逐年增加。因此，各国政府、研究机构及制药公司长期以来一直对肿瘤研究和抗肿瘤药物予以高度重视，在抗肿瘤药物的研究上，目前已取得了重大进展。

肿瘤药物治疗开始于20世纪40年代，目前全球临床应用的抗肿瘤药物约100种。进入21世纪，随着现代医学的发展、肿瘤分子机制研究的深入、现代生物医药技术的成熟，全球抗肿瘤药物研发硕果累累。抗肿瘤药物主要包括以下几种：细胞毒药物、内分泌治疗药物、免疫治疗药物、基因药物和分子靶向药物等。细胞毒药物是经典的抗肿瘤药物，疗效肯定。细胞毒化合物仍是目前化疗的基础药物；内分泌药物治疗是前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌等激素依赖性恶性肿瘤的重要治疗手段，具有给药方便、不良反应少、疗效持久等优点；肿瘤免疫学治疗是通过激发或调动机体免疫系统，增强肿瘤微环境抗肿瘤免疫力，从而控制和杀伤肿瘤细胞，已发展成为继手术、化疗和放疗之后的第四种肿瘤治疗模式。目前主要有免疫调节剂肿瘤免疫单抗和抗肿瘤疫苗等类别的免疫治疗药物；基因药物治疗是指将人体正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用杀灭病变的细胞或增强机体清除病变细胞的能力等，从而达到治病的目的。2003年和2009年随着载突变细胞周期控制基因纳米粒注射剂和米伐木肽注射剂的上市，癌症的基因治疗真正来到了患者身边。但是由于肿瘤细胞扩散较快，单一的治疗手段难以达到长期疗效，因此联合多种药物治疗已成为目前新的研究方向。

抗肿瘤药物存在对靶细胞选择性差、细胞利用度低、毒副作用大的问题，使其在靶细胞中难以达到发挥治疗作用的有效浓度，因此，将药物与具有肿瘤靶向作用的生物大分子载体偶合、增强药物的靶向作用和组织利用度已成为近年来国内外的研究热点。良好的载体应具备半衰期较长、不易被网状内皮系统清除、生物相容性和生物可降解性的特点。

高密度脂蛋白(high density lipoprotein，HDL)是脂蛋白家族中的一员，它是所有脂蛋白中体积最小、密度最高的脂蛋白。HDL可将肝外多余的胆固醇转运到肝脏进行再循环，这个过程称为“胆固醇逆向转运”。该途径是通过肝细胞膜上的特异性受体完成的，即清道夫受体(scavenger receptor class B type I，SR-BI)，Krieger等发现的B族I型清道夫受体是目前已阐明一级结构的脂蛋白受体中唯一能真正介导细胞与HDL的受体，SR-BI受体在肝脏、固醇激素生成组织(如前列腺、乳腺、卵巢等)的癌细胞表面高度表达。成熟HDL是由卵磷脂、胆固醇、胆固醇酯和载脂蛋白(主要是载脂蛋白A-I)组成的外亲水性-内疏水性的球形结构。

天然的高密度脂蛋白中，载脂蛋白的成分极为复杂，主要包括载脂蛋白A-I(apolipoproteinA-I，ApoA-I)、载脂蛋白A-II(apolipoproteinA-II，ApoA-II)、载脂蛋白A-IV(apolipoproteinA-IV，ApoA-IV)、载脂蛋白C-I(apolipoprotein C-I，ApoC-I)、载脂蛋白C-II(apolipoprotein C-II，ApoC-II)、载脂蛋白C-III(apolipoprotein C-III，ApoC-III)和载脂蛋白E(apolipoprotein E，ApoE)。组成HDL的各种载脂蛋白成分具有不同的功能。如：ApoA-I是HDL的主要载脂蛋白，有运载脂类物质以及稳定脂蛋白结构，在脂蛋白的代谢中起到促进脂类的运输、调节酶活性以及引导血浆脂蛋白与细胞表面受体结合等重要作用；ApoA-II可激活肝脂酶，并且有报道称其可抑制卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)活性，维持HDL结构，与磷脂结合的能力；ApoA-IV参与脂肪吸收、胆固醇逆转运及辅助激活脂蛋白脂肪酶(LPL)；ApoC-I、ApoC-II可分别激活LCAT、LPL；ApoC-III可降低HDL的分解代谢率；ApoE可激活脂蛋白脂肪酶(LDL)受体和肝ApoE受体。HDL功能的多样性是多种载脂蛋白共同作用的结果。

HDL具备作为抗癌药物载体的多种优良特性：HDL是内源性物质，可完全被生物降解而不引发免疫反应，故其生物相容性好；HDL通过非溶酶体途径入胞，可避免网状内皮组织的识别和清除，具有更长的半衰期；HDL表面的主要载脂蛋白ApoA-I可与一些肿瘤细胞(例如乳腺癌细胞、卵巢癌细胞)表面高表达的HDL受体特异性结合，显著提高药物的肿瘤靶向性。

同时我们也要注意到从血液中提取内源性HDL也存在一些问题，例如提取难度大，血液制品易污染造成的生物安全性等问题，这些都限制了内源性HDL作为抗肿瘤药物载体的应用。而重组HDL(reconstituted HDL，rHDL)在组成和功能上与内源性HDL类似，拥有天然HDL作为药物载体的多种优良特性；在制备rHDL时，可以避免遇到天然HDL制备时出现的难题。因此，目前一般采用仿生型纳米载体-rHDL作为抗癌药物载体进行研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒的制备方法，发挥其靶向SR-BI受体高表达肿瘤细胞的作用。其特征在于制备的为重组高密度脂蛋白纳米粒，该纳米粒能提高药物在SR-BI受体高表达组织的浓度，降低其对正常组织的毒性，延长其半衰期，减少其用量与给药次数。为了达到上述发明目的，实验者采用如下技术方案：

本发明涉及的重组高密度脂蛋白载药纳米粒，主要由以下几种成分组成：卵磷脂、胆固醇、胆固醇酯、载脂蛋白、阳离子脂质、化疗药物及基因药物，具有类球形结构，类似于成熟的高密度脂蛋白。

本发明中所述的载脂蛋白为载脂蛋白A-I，其可靶向于SR-BI受体高表达的肿瘤细胞以达到治疗作用。

优选地，所述磷脂和胆固醇的质量比为5∶1，磷脂和胆固醇酯的质量比为5∶2，磷脂和载脂蛋白的质量比为2∶1，磷脂和脂溶性药物的质量比为4∶1。

优选地，所述磷脂为大豆磷脂、大豆卵磷脂、蛋黄卵磷脂、二肉豆蔻酰卵磷脂、二棕榈酰卵磷脂，二硬脂酰卵磷脂中的一种或几种。

优选地，所述载脂蛋白为载脂蛋白A-I。

优选地，所述基因药物为含治疗基因的能在真核细胞中表达的质粒DNA。基因药物是与阳离子脂质材料，如[1-(2，3-二油酰基)]-N,N,N-三甲胺丙烷甲基硫酸盐(DOTAP)、双十八烷基二甲基溴化铵(DODAB)等，通过静电相互作用结合，再加入到PBS溶液中构成水相。

优选地，所述化疗药物为脂溶性的抗肿瘤药物如紫杉醇、阿霉素。

优选地，所述纳米粒粒径为150-200nm。

本发明还提供了上述基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒的制备方法，包括如下步骤：阳离子脂质与基因药物通过静电作用结合，加入到磷酸盐缓冲液(PBS)中构成水相。将化疗药物、磷脂、胆固醇、胆固醇酯溶于有机相中，旋转蒸发除去有机相，再真空干燥除去残余溶剂，得到干燥的脂质薄膜，水相水合后，冰浴中超声5min，加入载脂蛋白A-I溶液，低温孵育过夜，透析除去未包封的药物及游离蛋白，即得载药纳米粒。

上述制备的基因与化疗药物共传输纳米粒粒径为150-200nm，虽然粒径远大于天然HDL，却仍然保留了天然HDL的生理活性并具有靶向运输药物的特性。

以人乳腺癌细胞为模型细胞，细胞毒性实验显示空白载体rHDL和纳米结构脂质载体(NLC)，即使在最高浓度时，细胞存活率也均在90％以上，基本上可认为是无毒的。载药纳米粒的毒性实验说明，相比游离药物，载药rHDL和NLC对肿瘤细胞有明显的抑制作用；且在最高浓度时，rHDL组对肿瘤细胞的抑制率约为NLC组的两倍，这证明所制纳米粒有明显的肿瘤靶向作用。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明中，用阳离子脂质与基因药物通过静电作用结合，提高了基因药物在rHDL中的包封率；

2)本发明提供的载脂蛋白A-I可与肿瘤细胞表面的SR-BI受体特异性结合，使得该纳米粒对SR-BI受体高表达的肿瘤细胞具有靶向作用；

3)本发明可实现基因药物与化疗药物共传输，并且能形成稳定的纳米粒，不但可实现肿瘤的低毒、靶向、高效治疗，而且为肿瘤的基因药物与化疗药物联合治疗提供一种新思路。

附图说明

图1为实施例2.1中rHDL载药纳米粒的透射电镜图；

图2为实施例2.3中rHDL载药纳米粒中紫杉醇的体外释放率；

图3为实施例2.3中rHDL载药纳米粒中DNA的体外释放率。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：rHDL载药纳米粒的制备

精密量取质粒DNA配置成0.5mg／ml的溶液，DODAB溶于乙醇中配置成3.88mg／ml的乙醇溶液。按N／P比4时的比例，将DNA溶液注入到DODAB乙醇溶液中，得到DODAB／DNA复合物，涡旋30s，室温静置30min。

N／P=(m_DODAB×M_DNA)／(m_DNA×M_DODAB)

式中m_DODAB是DODAB的质量，m_DNA是DNA的质量，M_DODAB是DODAB的相对分子质量，M_DNA是DNA的相对分子质量。

取处方量的磷脂、胆固醇、胆固醇酯溶于氯仿中，加入紫杉醇甲醇溶液，于37℃下旋转蒸发挥干有机溶剂，然后放入真空干燥器中过夜以除去残留溶剂。加入含有DODAB／DNA的pH7.4的PBS缓冲液，水合至形成混悬液，冰浴下探头超声5min，即得载药的NLC混悬液。再加入lmg／ml ApoA-I溶液放于4℃冰箱中，300rpm磁力搅拌孵育过夜，然后加入孔径为10kD_a的蛋白透析袋中，4℃，PBS充分透析2天，即得rHDL载药纳米粒。

实施例二：rHDL载药纳米粒的性质研究

2.1rHDL载药纳米粒的粒径及形态

使用激光粒度仪测定复合物的平均粒径为184nm。透射电镜结果如图1所示，所制备的rHDL载药纳米粒均为圆整度较好的球形粒子，外观光滑，测得的粒径约为150nm，小于激光粒度仪测得的粒径，其原因可能是表面带有一定负电荷的纳米粒周围有双电层存在，双电层能够散射光，从而导致激光粒度仪测得的结果偏大。而rHDL载药纳米粒表面的蛋白含有大量的亲水性氨基，会结合较多的水分子，形成较厚的水化层，也可能导致激光粒度仪测定的粒径比实际值偏大。

2.2rHDL载药纳米粒中药物的包封率

2.2.1DNA的包封率

取1ml rHDL载药纳米粒高速冷冻离心30min(20000r／min，4℃)，取上清液250μl，加入1ml Hoechst的Tris-HCl溶液，用Tris-HCl缓冲液定容至10ml，避光反应10min，荧光分光光度计测定其吸光值，并计算其包封率。

2.2.2紫杉醇的包封率

取100μl的rHDL载药纳米粒，甲醇定容至5ml，水浴超声20min，12000r／min离心10min，取上清液用0.22μm的有机滤膜过滤，高效液相色谱法测定其含量，并计算其包封率：

实验结果表明，DNA的包封率为82.68％，紫杉醇的包封率可达到96.72％。

2.3rHDL载药纳米粒的体外释放实验

采用透析法考察样品的体外释药特性。取DODAB／DNA复合物、PTX混悬液、载药NLC、载药rHDL各2ml，加入透析袋(分子量3500)中，置于100ml含0.1％SDS的PBS中。37℃，100rpm水浴振荡。分别于1、2、4、6、8、12、24h取1ml透析介质，同时补充新鲜的透析介质。各时间点的样品用0.22μm微孔滤膜过滤，高效液相色谱法测定紫杉醇浓度，荧光分光光度法测定DNA的浓度，计算各时间点的释放量。结果如图2、3所示，由图可知，载药的rHDL24h累计释放率远远小于DODAB／DNA溶液或PTX混悬液的释放率，可见纳米粒对药物的释放起到了缓释作用；而载药NLC与载药rHDL的释放情况也存在明显的差异，可能是由于载药rHDL表面还包覆了载脂蛋白，使载药rHDL具有更好的稳定性，从而使缓释特征更明显。

实施例三：细胞毒性实验(MTT)

3.1载体的细胞毒性实验

取生长状态良好且处于对数生长期的MCF-7细胞，0.25％的胰蛋白酶消化，并吹打成单细胞悬液。将细胞浓度调整为1×10⁵个／ml，每孔100μl接种于96孔板中，设5复孔。将细胞板放入37℃、5％CO₂的细胞培养箱中培养过夜，使其贴壁。弃去培养基，加入100μl新鲜培养基，再加入100μl无血清培养基稀释的空白NLC、空白rHDL、DODAB溶液，继续培养24h后，吸掉培养基，每孔加入0.5mg／ml的MTT溶液20μl，37℃、5％CO₂的细胞培养箱中孵育4h。弃去上清液，每孔加入150μl的二甲基亚砜(DMSO)溶液，震荡10min。用酶联免疫测定仪于570nm测定各孔的吸光值，计算细胞存活率。

细胞存活率＝OD_vector/OD_control×100％

式中OD_vector是空白载体处理的细胞组在570nm处的吸光度值，OD_control是仅用培养基处理的细胞组在570nm处的吸光度值。

结果如表1所示，空白载体rHDL和NLC，即使在最高浓度时，细胞存活率也均在90％以上；而DODAB对细胞有一定的毒性，可能是与阳离子强度有关。

表l不同浓度载体溶液下人乳腺癌细胞的存活率

3.2载药纳米粒的细胞毒性实验

取生长状态良好且处于对数生长期的MCF-7细胞，0.25％的胰蛋白酶消化，并吹打成单细胞悬液。将细胞浓度调整为1×10⁵个／ml，每孔100μl接种于96孔板中，设5复孔。将细胞板放入37℃、5％CO₂的细胞培养箱中培养过夜，使其贴壁。弃去培养基，加入100μl新鲜培养基，再加入100μl无血清培养基稀释的载药rHDL、载药NLC、PTX、DODAB／DNA溶液，继续培养24h后，吸掉培养基，每孔加入0.5mg／ml的MTT溶液20l，37℃、5％CO₂的细胞培养箱中孵育4h。弃去上清液，每孔加入150μl DMSO溶液，震荡10min。用酶联免疫测定仪于570nm测定各孔的吸光值，计算各组的细胞存活率。

细胞存活率＝OD_sample/OD_control×100％

式中OD_sample是载药纳米粒处理的细胞组在570nm处的吸光度值，OD_control是仅用培养基处理的细胞组在570nm处的吸光度值。

结果如表2所示，由表可知，相比游离药物，载药rHDL和NLC对肿瘤细胞有明显的抑制作用；且在最高浓度时，载药rHDL对肿瘤细胞的抑制率约为载药NLC的两倍，证明所制的纳米粒有明显的靶向作用。

表2不同浓度载药纳米粒对人乳腺癌细胞的存活率的影响

Claims (9)

1.一种靶向清道夫受体的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒，其特征在于，它是由由磷脂、胆固醇、胆固醇酯、载脂蛋白、阳离子脂质、化疗药物、基因药物所制成。

2.根据权利要求1中所述的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒，其特征在于，所述磷脂和胆固醇的质量比为5∶1，磷脂和胆固醇酯的质量比为5∶2，磷脂和载脂蛋白的质量比为2∶1，磷脂和化疗药物的质量比为4∶1。

3.根据权利要求1所述的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒，其特征在于，所述磷脂为大豆磷脂、大豆卵磷脂、蛋黄卵磷脂、二肉豆蔻酰卵磷脂、二棕榈酰卵磷脂、二硬脂酰卵磷脂中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒，其特征在于，所述载脂蛋白为载脂蛋白A-I。

5.根据权利要求1所述的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒，其特征在于，所述化疗药物为脂溶性抗肿瘤药物。

6.根据权利要求5所述的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒，其特征在于，所述的脂溶性抗肿瘤药物为紫杉醇或阿霉素。

7.根据权利要求1所述的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒，其特征在于，所述基因药物为含治疗基因的能在真核细胞中表达的质粒DNA。

8.根据权利要求1所述的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒，其特征在于，所述纳米粒粒径为150-200nm。

9.权利要求1-8任一项所述的基因与化疗药物共传输抗肿瘤纳米粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：阳离子脂质与基因药物通过静电作用结合，加入到磷酸盐缓冲液中构成水相。将化疗药物、磷脂、胆固醇、胆固醇酯溶于有机相中，旋转蒸发除去有机相，再真空干燥除去残余溶剂，得到干燥的脂质薄膜，水相水合后，冰浴中超声5min，加入载脂蛋白A-I溶液，低温孵育过夜，透析除去未包封的药物及游离蛋白，即得载药纳米粒。

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