CN106604719A - 用放射、氧化铈纳米颗粒、和化疗剂的组合治疗癌症 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用放射、氧化铈纳米颗粒和至少一种化疗剂的组合治疗癌症的方法。氧化铈纳米颗粒(CONP)是氧化铈的纳米尺寸的晶体，一般尺寸范围是约1纳米至约20纳米。本发明的方法使用氧化铈纳米颗粒来增强放射诱导和化疗诱导的癌细胞死亡并且也降低与放射治疗和化疗相关的毒性。

Description

用放射、氧化铈纳米颗粒、和化疗剂的组合治疗癌症
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年7月17日提交的美国临时专利申请第62/025,861号的权益，该申请的全文通过引用纳入本文。
发明领域
本发明涉及用于治疗患者中癌症的方法。更具体地，本发明涉及用放射、氧化铈纳米颗粒和化疗剂的组合治疗癌症的方法。
发明背景
放射是用于在患者中杀死癌细胞并使癌症肿瘤萎缩的熟知疗法。使用放射来产生形成自由基的电离反应，其与DNA和RNA反应，触发癌细胞中的程序化细胞死亡(凋亡)。从放射生成自由基也破坏治疗患者癌症肿瘤的放疗路径上的器官生理学和正常细胞。
放疗对癌症患者的最明显副作用之一是，在放射治疗癌症患者肿瘤的期间，在放射路径上产生的放射诱导型皮炎(皮肤炎症)。皮肤破坏的严重性直接与放射治疗的剂量和频率成比例。
放射肿瘤学领域已经在过去的十年中努力研究改善放射递送技术使敏感结构免受电离放射的影响。与现有的更初级的放射技术相比，这些技术已经产生了改善的功能结果。然而，对达到充分的肿瘤覆盖率的需要和头颈中某些正常结构的敏锐放射敏感性是对这些技术所保持的生活质量和功能幅度的固有限制。甚至在最佳环境下，在放疗治疗其癌症肿瘤之后，许多癌症患者经历了来自放射治疗的明显毒性。
化疗是用于治疗患者中癌症肿瘤的另一种方法。化疗是向患者给予抗癌药物以干扰肿瘤中癌细胞活性的一种做法。根据治疗中的癌症类型，可以特定顺序给予某些化疗药物。虽然化疗可能在治疗某些癌症中特别有效，化疗剂可到达身体的所有部分，而不仅仅是癌细胞。由于这种分布，在全身化疗期间有广泛的副作用。通常尝试化疗剂组合以改善患者的癌症治疗，然而，组合化疗并不必然减少治疗的毒性。
癌细胞不同于正常组织细胞，其缺少常规细胞机制和表现，使得治疗选择和所得功效更难以预测。活细胞具有多种复杂的平行和连续细胞信号转导途径和遗传途径。一个困难在于癌细胞是极异常的、调节不善的并且具有遗传变异，从而难以鉴定使癌症成功的关键遗传突变。癌症药物发现和测试正积极寻求靶向癌细胞中最严重影响癌症肿瘤的扩散、侵袭、形成和活力的关键改变。如果能够如此简化癌症生物学，则在理论上，选择性化疗混合物在杀死癌症肿瘤上可能是非常有效的。然而，肿瘤中的癌细胞包括不同突变克隆，其癌细胞的各亚群具有不同的基因型并且可能具有不同表型。耐药性是一个问题，并且一些癌细胞可能在化疗中存活，因为它们对于癌症药物有更高抗性。癌症药物抗性可能是由于癌细胞对癌症药物的代谢增加，或由于癌症药物膜转运体将癌症药物转运出癌细胞的速率增加，使得胞内癌症药物浓度对癌细胞保持在亚毒性上。
此外，组织机制可能影响治疗的功效和后续复发。癌细胞繁殖不受调节其多细胞生长的正常细胞接触的抑制，并且一般生长超过其现有的血液供应。肿瘤在某种程度上保持缺氧并且在代谢上比正常细胞更依赖糖酵解。癌细胞原则上比正常细胞更少依赖于有氧代谢。为了弥补缺氧的生长限制效果，癌症肿瘤在遗传上已经进化出根据需要生长额外血管床的手段。这种额外的血液循环被称为高-血管循环，因为其具有明显异常的血管形成并且其是使用造影剂血流成像检测进化的癌症肿瘤的有用标记物。富血管的血管壁的组织学显示该壁包含明显异常的血管内皮细胞和异常癌细胞的混合物。在功能上，高-血管循环有漏损以至于Gibbs-Donnan规律失效。生长的肿瘤部分保持缺氧。这产生了选择压，使得肿瘤中的细胞亚群变得更加耐缺氧。癌症肿瘤的血液供应永远不会充足。
已知放疗和/或化疗治疗是非常侵入性的抗癌细胞治疗，其功效不可预测。放射和化疗可能提醒一些癌细胞它们正处于攻击下。可能包埋到癌症肿瘤中的心血管的血管内皮中的这类癌细胞然后可能从肿瘤脱落并且逃逸到血液循环中以迁移离开癌症肿瘤。这类脱落的癌细胞可能繁衍出新肿瘤，其也可能具有对缺氧和癌症药物的增加的耐受性。
另外，放射和化疗可能使最能耐受的癌细胞亚群存活。常常听到患者似乎能经历癌症初次攻击而存活，但当癌症非常侵袭性地回归时迅速死亡。这被认为是由于有毒力的癌症亚群的存活，其需要时间来生长至对患者致死的肿瘤负荷量。
本发明所要考虑的问题即是面对这种癌症治疗的困难和复杂性的背景。
发明内容
一般而言，本发明涉及通过给予放射、氧化铈纳米颗粒(CONP)和化疗剂的组合治疗癌症的方法。
在第一方面，本发明是一种治疗有癌症治疗需要的患者中的癌症的方法，包括：
向该患者给予有效剂量的氧化铈纳米颗粒；
向该患者给予治疗有效剂量的放射；并且
向该患者给予治疗有效剂量的化疗剂，从而治疗癌症。
在一个实施方式中，放射的治疗有效剂量是杀死癌细胞的剂量。
在一个实施方式中，化疗剂的治疗有效剂量是杀死癌细胞的剂量。
在一个实施方式中，氧化铈纳米颗粒的有效剂量是与没有纳米颗粒的情况下放射和/或化疗剂的治疗有效剂量相比降低放射和/或化疗剂的治疗有效剂量的剂量。
在各种实施方式中，放射和/或化疗剂的剂量为(i)在没有CONP时的现有治疗标准中使用的剂量或(ii)在没有CONP时治疗肿瘤的有效剂量的约1％至90％、或约1％至80％、或约1％至70％、或约1％至60％、或约1％至50％、或约1％至40％、或约1％至30％、或约1％至20％、或约1％至10％。
在一个实施方式中，在给予氧化铈纳米颗粒之后给予放射。
在另一个实施方式中，在给予氧化铈纳米颗粒之前给予放射。
在一个实施方式中，在给予氧化铈纳米颗粒和/或放射之前给予化疗剂。
在另一个实施方式中，在给予氧化铈纳米颗粒和/或放射的同时给予化疗剂。
在另一个实施方式中，在给予氧化铈纳米颗粒和/或放射之后给予化疗剂。
在另一个实施方式中，氧化铈纳米颗粒的粒度为约1纳米至约20纳米。
在另一个实施方式中，氧化铈纳米颗粒的粒度为约3纳米至约15纳米。
在另一个实施方式中，氧化铈纳米颗粒的粒度为约3纳米至约10纳米。
在另一个实施方式中，氧化铈纳米颗粒的粒度为约3纳米至约5纳米。
在另一个实施方式中，氧化铈纳米颗粒的有效剂量为约1纳克/千克患者体重至约50毫克/千克患者体重；或约1纳克/千克患者体重至约5毫克/千克患者体重；或约1纳克/千克患者体重至约0.5毫克/千克患者体重；或约10纳克/千克患者体重至约0.5毫克/千克患者体重；或约20纳克/千克患者体重至约100微克/千克患者体重；或约10纳克/千克患者体重至约10微克/千克患者体重。
在一个实施方式中，以包含氧化铈纳米颗粒和药物运载体的组合物的形式提供氧化铈纳米颗粒。氧化铈纳米颗粒组合物可通过如下方式给予：例如局部、口服、胃肠外(例如，静脉内)、粘膜、舌下、鼻腔、直肠、贴片、泵或透皮给予，以及按此配制的组合物。
在示例性实施方式中，氧化铈纳米颗粒组合物是局部组合物。在一个实施方式中，局部组合物包含CONP、表面活性剂、油和水。在示例性实施方式中，氧化铈纳米颗粒组合物是微乳剂。在示例性实施方式中，通过向患者的皮肤区域施加来给予氧化铈纳米颗粒组合物。
在另一个实施方式中，给药后患者血浆中的氧化铈纳米颗粒的总浓度为约5纳摩尔至约200微摩尔；或约10纳摩尔至约100微摩尔；或约20纳摩尔至约10微摩尔。
患者可经诊断患有胰腺癌、肺癌、乳腺癌、结肠癌、肝癌、皮肤癌、脑癌、骨癌、肾癌、卵巢癌、子宫癌、前列腺癌、或头部颈部癌。
在一个实施方式中，化疗剂选自下组：索拉非尼、瑞格拉芬尼、伊马替尼、艾日布林、吉西他滨、卡培他滨、帕唑帕尼、拉帕替尼泊、达拉菲尼、苹果酸舒替尼、克唑替尼、依维莫司、TORi西罗莫司、西罗莫司、阿西替尼、吉非替尼、阿那司琼(anastrole)、比卡鲁胺、氟维司群、雷替曲塞、培美曲塞、乙酸高瑟林(goserilin)、厄洛替尼、维罗菲尼、维索得吉(visiodegib)、柠檬酸他莫昔芬、紫杉醇、多西他赛、卡巴他赛、奥沙利铂、阿柏西普、贝伐单抗、曲妥珠单抗、帕妥珠单抗、帕帝单抗(pantiumumab)、紫杉烷、博来霉素、美法仑、白花丹素、开普拓、丝裂霉素-C、米托蒽醌、SMANCS、多柔比星、PEG化多柔比星、亚叶酸(Folfori)、5-氟尿嘧啶、替莫唑胺、瑞肽、替加氟、吉美嘧啶、欧塔拉昔(oteraci)、伊曲康唑、硼替佐米、来那度胺、伊林替康(irintotecan)、表柔比星、和罗咪酯肽。优选的化疗剂是卡铂、氟尿嘧啶、长春花碱、吉西他滨、环磷酰胺、阿霉素、氨甲喋呤、紫杉醇、拓扑替康、依托泊甙、氨甲喋呤、索拉菲尼、伊立替康、特罗凯或其组合。
在一个实施方式中，会增加化疗剂的活性或有效性的任何化疗剂或其他试剂均可用于本文提供的方法。
在一个实施方式中，实施本发明的方法包括向患者给予选自下组的前药化疗剂：缺氧活化型前药，伊福伐胺(evofosfamide)，TH-302，AQN4，巴诺昔琼(banoxatrone)，氮芥前药，PR-104，阿帕兹醌(apaziquone)，EO-9，CB1954，5-(氮杂环丙烷-1-基)-4-羟基氨基-2-硝基苯甲酰胺，卡诺伐胺(canofosfamide)，TLK286，TER286，JS-K，和Boc-KAc-Puro。
在一个实施方式中，实施本发明的方法包括向患者给予GSH或GHT-π的拟肽抑制剂，例如，选自下组的拟肽抑制剂：γ-谷氨酰-S-(苄基)半胱氨酰-R-苯基甘氨酸二乙醚、TLK199、特力托(Telintra)、和NOV-002。GSH或GHT-π的拟肽抑制剂能降低GSH(谷胱甘肽)的癌细胞水平或GHT-π(谷胱甘肽-S-转移酶-π)的活性并且这可通过防止其代谢来增强给予的抗癌药物的毒性。还可采用TLK-199(其也是已知为多药物流出转运体的多药物抗性相关蛋白的抑制剂)治疗癌症患者来提高化疗剂的癌细胞水平。
在一个实施方式中，癌症化疗剂是被GSH活化的前药。在一个实施方式中，实施本发明的方法涉及向患者给予选自下组的GSH-活化的前药：顺式-6-(2-乙酰基乙烯基硫)嘌呤(顺式-AVTP)、和反式-6-(2-乙酰基乙烯基硫)鸟嘌呤(反式-AVTP)。这种实施本发明的方法可涉及用GST-活化的前药治疗癌症患者，该GST-活化的前药选自下组：γ-谷氨酰-α-氨基-β(2-乙基-N，N，N’，N’-四(2-氯乙基)磷二酰胺)-磺酰基)-丙酰基-(R)-苯基甘氨酸(TLK286)和O2-[2，4-二硝基-5-(N-甲基-N-4-羧基苯基氨基)苯基]1-N，N-二甲基氨基)二氮杂-1-鎓-1，2-二醇盐(PABA/NO)。
在另一个方面中，本发明提供了一种降低向正在接受癌症治疗的患者给予的放射和/或至少一种化疗剂的毒性的方法，包括
(i)向该患者给予有效剂量的CONP，
(ii)给予一定剂量的放射和/或至少一种化疗剂
其中给予有效剂量的CONP降低向患者给予的放射和/或至少一种化疗剂的毒性。
在另一个方面中，本发明提供了一种降低向患者给予的有效治疗癌症所需的放射和/或至少一种化疗剂的剂量的方法，包括
(i)向该患者给予有效量的CONP，
(ii)给予一定剂量的放射和/或至少一种化疗剂，
其中给予有效剂量的CONP降低向患者给予的有效治疗癌症所需的放射和/或至少一种化疗剂的剂量。
可基于其对患者中癌细胞可能易感的细胞途径靶标的抑制的效力和特异性来选择化疗剂。在实施本发明中，可基于其抑制细胞途径靶标的能力选择化疗剂，其选自下组：mTORC、RAF激酶、MEK激酶、磷酸肌醇激酶3、成纤维细胞生长因子受体、多酪氨酸激酶、人表皮生长因子受体、血管内皮生长因子、其他血管形成、热休克蛋白；Smo(Smooth)受体、FMS-样酪氨酸激酶3受体、凋亡蛋白抑制剂、细胞周期蛋白依赖性激酶、去乙酰化酶、ALK酪氨酸激酶受体、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶Pim-1、Porcupine酰基转移酶、hedgehog途径、蛋白激酶C、mDM2、Glypciin3、ChK1、肝细胞生长因子MET受体、表皮生长因子结构域-样7、Notch途径、Src-家族激酶、DNA甲基转移酶、DNA嵌入剂、胸苷合成酶、微管功能干扰剂、DNA交联剂、DNA断链剂、DNA烷化剂、JNK-依赖性p53 Ser15磷酸化诱导剂、DNA拓扑异构酶抑制剂、Bcl-2、和自由基发生剂。
在示例性实施方式中，该方法还包括在癌症部位进行手术操作。
在一个实施方式中，在给予放射之前在癌症部位进行手术操作。
在一个实施方式中，在给予放射之后在癌症部位进行手术操作。
在一个实施方式中，在给予化疗剂之前在癌症部位进行手术操作。
在一个实施方式中，在给予化疗剂之后在癌症部位进行手术操作。
附图的简要说明
图1和2是用以确定氧化铈纳米颗粒对L3.6pl人胰腺癌细胞的效果的24小时(图1)和48小时(图2)MTT试验结果图。
图3和4是放射伤害后48小时的正常hTERT HPNE(图3)和胰腺L3.6pl细胞系的图(注意h-TERT HPNE是指人胰腺导管细胞的人端粒酶反转录酶永生化的细胞系)。
图5和6是用以确定氧化铈对Panc-1人胰腺癌细胞的效果的24小时(图5)和48小时(图6)MTT试验结果图。
图7是对L3.6pl人胰腺癌细胞的48小时细胞计数研究的结果图。
图8和9是对具有其中生长有人胰腺癌细胞的经辐照裸小鼠进行的6-周肿瘤重量(图8)和肿瘤体积(图9)研究的结果图。
图10A和10B是采用仅放射(图10A)和放射加CONP(图10B)的胰腺肿瘤组织的组织学切片。
图11是CONP注射对非荷瘤裸小鼠存活率的作用的图。
图12和13是使用HIF 1a(图12)和HIF 2a(图13)作为指示物的，缺氧对L3.6pl胰腺癌细胞的作用的图，其中图13还包括来自蛋白质水平的Western印迹试验的凝胶照片。
图14和15是氧化铈对辐照后24小时(图14)和48小时(图15)的L3.6pl人胰腺癌细胞的VEGF生产的作用的图。
图16和17是对未经辐照(图16)和经辐照(图17)的A549人肺癌细胞的48小时细胞计数研究结果的图。
图18是对经辐照的A549人肺癌细胞的48小时LOH研究的结果图。
图19和20显示了在原位移植肺癌模型上获得的结果，其中对Nu/Nu小鼠中的肿瘤结节数量(图19)和全肺重量(图20)绘图。
图21A-21C显示了氧化铈纳米颗粒对正常肺成纤维细胞的放射保护作用，包括细胞活力对放射剂量(图21A)、在氧化铈纳米颗粒存在或不存在下20Gy放射下的细胞活力(图21B)、和在氧化铈纳米颗粒存在或不存在下20Gy放射下的细胞凋亡(图21C)的图。
图22A-22E显示了以下不同水平放射下，对于小鼠中氧化铈纳米颗粒，的耐受性和放射诱导的肺炎：0Gy(图22A)、12Gy(图228)、15Gy(图22C)、和18Gy(图220)，以及在有和没有放射、氧化铈纳米颗粒、和氨磷汀(Amifostine)的不同条件下的存活(图22E)。
图23A和23H显示了在有和没有放射、氧化铈纳米颗粒、和氨磷汀的不同条件下的组织切片。
图24绘制了纳米二氧化铈(纳米尺寸的CeO2颗粒，CONP)和微米二氧化铈(微米尺寸的CeO2颗粒)中Ce+3和Ce+4的x-射线光电子谱，插图是纳米二氧化铈颗粒的高分辨透射电子显微图像。
图25A和25B显示了氧化铈纳米颗粒(CONP)在胰腺癌细胞中选择性增加RT诱导的ROS，其中图25A显示了CONP预孵育的L3.6pl和hTERT-HPNE细胞。图25B显示了在放射后添加CONP，并且图25C至25D显示了ROS水平变化。
图26A-26D显示CONP针对体外放射选择性敏化胰腺癌细胞，其中图26A显示用10μMCONP预处理L3.6pl细胞，图26B显示用10μM CONP预处理正常胰腺细胞(HPNE)，图26C显示用10μM CONP预处理L3.6pl细胞，并且图26D显示集落形成变化。
图27显示了CONP驱动放射诱导的体内凋亡。
图28A-28C显示了合成的纳米颗粒的生理化学性质，其中图28A显示了纳米二氧化铈的HRTEM图，纳米颗粒尺寸范围是3-5nm，插入中是纳米颗粒的高度放大图像，图28B显示了萤石晶体结构的SEAO图案，其中A、B、C和D分别对应于不同的晶格图案111、200、220和311，并且图28C显示了尺寸范围为约3纳米至约20纳米(CONP尺寸分布模式为约10纳米)的纳米颗粒的流体力学半径。
图29A-29C显示了在存在和没有氧化铈纳米颗粒的情况下放射对唾液生成的作用，其中图29A显示了在对头颈区域仅放射(12.5Gy、15Gy、17.5Gy或20Gy)后6周唾液腺功能的受激唾液流量测定(sialometry)分析，图29B显示了在放射暴露之后纳米二氧化铈对唾液流动保护的作用，并且图29C显示了使用NCI不良事件通用术语(CTCAE v.3.0)的放射暴露后纳米二氧化铈对皮肤色素沉着过度的作用。
图30显示了分6个部分向头颈区域暴露30Gy的无胸腺小鼠的放射诱导的皮炎的宏观评价。
图31A和31B显示了CONP对头颈区域放射后的唾液腺实质细胞的凋亡指数的作用，其中图31A显示了放射诱导的唾液腺实质细胞的凋亡，并且图31B显示了对CONP与放射的组合对全部主要唾液腺的作用的补充分析，产生与图31A所示相似的响应。
图32显示了对唾液腺实质细胞的放射诱导的结构破坏的苏木精和曙红(H&E)分析。
图33提供的图显示，CONP与放射和紫杉醇的组合在96小时过程中对肺癌细胞活力的作用。注释：黑色柱-对照(无治疗)，阴影柱-放射，灰色柱-紫杉醇，虚点柱-CONP+放射+紫杉醇。
图34提供的一系列显微照片显示放射治疗后2周收集的小鼠肝脏病理学。注释：1)未治疗的肝，2)CONP，3)CONP+放射，4)30Gy放射，5)CONP+紫杉醇，6)CONP+紫杉醇+放射，7)紫杉醇，8)放射+紫杉醇。
图35提供了显示CONP与吉西他滨和放射的组合对胰腺癌细胞活力的作用的图。注释：黑色柱-放射；灰色柱-吉西他滨，白色柱-放射和吉西他滨。
发明详述
本发明涉及用放射、氧化铈纳米颗粒(CONP)、和至少一种化疗剂的组合在有癌症治疗需要的患者中治疗癌症。本发明是一种治疗有癌症治疗需要的患者中的癌症的方法，包括：向该患者给予有效剂量的氧化铈纳米颗粒；向该患者给予治疗有效剂量的放射并且向该患者给予治疗有效剂量的化疗剂，从而治疗癌症。给予CONP增加放射和/或化疗治疗的效力，减小治疗患者中的癌症所需的放射的治疗有效剂量和/或减小一种或多种化疗剂的治疗有效剂量。当递送CONP时，最优的治疗结果采用比没有CONP时的常规使用甚至更少的放射和化疗来实现。因此，给予CONP将间接或直接降低与在没有CONP时最常使用的放射和化疗的较高剂量相关的毒性。
I.定义
在以单数形式提供术语的情况下，发明人也考虑由该术语的复数形式描述的本发明的方面。在本说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“一个”，“一种”和“该”、“所述”包含复数指示物，除非上下文中有明确的另外说明，例如，“一个尖端”包括多个尖端。因此，例如，“一种方法”包括一种或多种方法，和/或本文所述类型步骤，和/或在阅读本公开之后对本领域技术人员将显而易见的那些。
术语“给药”、“给予”或“给予的”是指向生理系统中给送试剂或治疗的动作(例如，对象，或体内、体外、或离体细胞、组织和器官)。
术语“诊断的”、“诊断”或“诊断性”表示鉴定病理状况的存在或性质。诊断方法的灵敏度和特异度不同。诊断试验的“灵敏度”是测试阳性的患病个体的百分比(“真阳性”的百分比)。该试验没有检测到的患病个体是“假阴性”。没有患病且在试验中测试为阴性的对象被称为“真阴性”。诊断试验的“特异度”是1减去假阳性率，其中“假阳性”率定义为测试为阳性但没有患病的那些的比例。虽然具体诊断方法可能不提供对病症的确切诊断，但如果该方法提供辅助诊断的正向指示就足够了。
本文所用术语“治疗”、“处理”和“医治”是指降低或缓解癌症，尤其是实体瘤的进展、严重性和/或持续事件，或由给予一种或多种治疗(例如，一种或多种预防剂和/或治疗剂)导致的一种或多种症状。在示例性实施方式中，治疗实体瘤是指以下的一种或多种：(i)减少癌细胞数量；(ii)增加肿瘤细胞凋亡；(iii)减小肿瘤尺寸；(iv)减小肿瘤体积；(v)抑制、阻滞、一定程度延缓，并且优选停止癌细胞浸润周围器官；(vi)抑制(例如，一定程度延缓并且优选停止)肿瘤转移；(vii)抑制肿瘤生长；(viii)防止或延迟肿瘤发生和/或复发；(ix)减少与癌症存在相关的癌症标志物；和/或(ix)一种程度减轻一种或多种与癌症相关的症状。“治疗”也可以指与不接受治疗的期望存活相比延长生存期。在一些实施方式中，与在没有CONP的情况下治疗的相应肿瘤尺寸、癌细胞数量、或肿瘤生长速率相比，本发明的方法充分减小肿瘤尺寸、减少癌细胞数量、或降低肿瘤生长速率至少约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％。可使用标准方法来度量这种效果的幅度，如用纯化的酶的体外试验、基于细胞的试验、动物模型、或人测试。例如，对患者癌症肿瘤的免疫组化分析可能显示当向该患者给予本发明时肿瘤细胞凋亡显著增加。对患者癌症肿瘤的化学分析可能显示当向癌症患者给予CONP和放射时癌细胞活性氧物质水平显著增加。
本文所用术语“有效量”是指足够实现有益或所需结果，包括临床结果的治疗(例如，预防剂或治疗剂)的量。可在一次或多次给药中给予有效量。当用于氧化铈纳米颗粒或其组合时，“有效量”是指允许降低给予患者的放射和/或化疗剂的治疗有效量的量和/或参照获得所需治疗效果(例如，治疗放射损伤)所需的氧化铈纳米颗粒或其组合的量的量。
本文所用术语“治疗有效量”是指足以破坏、改变、控制或去除原发、区域或转移癌症阻滞、减轻癌症或其一种或多种症状、或防止癌症发展、导致癌症消退、或增强或改善其他治疗(例如，预防剂或治疗剂)的治疗效果的治疗的量。可以一次或多次给药形式给予治疗有效量。
本文所用术语“对象”或“患者”或其同义词包括动物界的所有成员，尤其是哺乳动物，包括人。合适的对象或患者是人。
术语“药学上可接受的运载体”是指本领域技术人员已知的适于特定给药模式的任何这类运载体。例如，术语“药学上可接受的运载体”包括任何和所有溶剂、分散介质、覆层、抗菌和抗真菌剂、等张和吸收延迟剂等，其可用作药学上可接受物质的介质。另外，活性物质也可与不破坏所需作用的其他活性物质，或者与补充所需作用或具有其他作用的物质混合。
本文所用术语“癌症”、“肿瘤”和“赘生物”可以单数或复数形式互换使用，指代已经经过恶性转化的细胞，这种转化使它们对于宿主生物体而言是病理性的。可通过成熟技术，具体是组织学检查从非癌细胞中容易区分原代癌细胞(即，在恶性转化部位附近获得的细胞)。本文所用的癌细胞的定义不仅包括原代癌细胞，但也包括从癌细胞祖细胞衍生的任何细胞。这包括转移的癌细胞，和从癌细胞衍生的细胞系和体外培养物。当指代通常表现为实体瘤的癌症类型时，“临床上可检测的”肿瘤是在肿瘤质基础上可检测的肿瘤；例如，通过CAT扫描、MR成像、X-射线、超声或触诊，和/或由于在可从患者获得的样品中表达一种或多种癌症特异性抗原而可检测的。
本文所用术语“转移”、“转移癌”、“转移性”和其他语法同义词是指从最初未知(例如，原发肿瘤)或身体的其他区域扩散或转移并在新位置处发展类似的癌损伤的癌细胞。“转移性”或“转移中”的细胞是丧失与相邻细胞的粘合接触并且通过血流或淋巴从疾病的原发部位迁移以侵入相邻的身体结构。该术语也指转移的过程，其包括但不限于癌细胞从原发肿瘤的癌细胞上脱落，癌细胞进入血管到循环中，它们存活并迁移到不同部位，从循环中粘附并外渗到新的部位，并且在不同的部位微定植，并且在不同的部位肿瘤生长和发展。
II.氧化铈纳米颗粒
氧化铈纳米颗粒(CONP)是氧化铈的纳米级晶体，一般最长维度上的尺寸范围是约1纳米至约20纳米。氧化铈晶体具有萤石型晶格并且铈原子以+3或+4价态存在。+3或+4价态的相对发生率可取决于氧化还原状态和许多其他因素。在本发明中，使用CONP来增强放射诱导和化疗诱导的癌细胞死亡。CONP增加了癌细胞中的自由基水平并且将癌细胞中的自由基增加至超过仅放射导致的水平。另外，也已经发现氧化铈纳米颗粒与放射的组合控制和/或使动物癌症患者研究中的转移指数最小化。转移指数是患者中癌症严重性的指标，其评价包括基于对转移病灶的鉴定的转移癌的尺寸和数量。与化疗相组合，这种组合增加治疗的效力。
可通过使用患者血浆取样测量血浆药代动力学参数来测试可给予患者的CONP的剂量。测量的可以是患者血浆CONP浓度变化，如峰值CONP浓度(Cmax)、从CONP浓度(Cmin)到Cmax的时间(Tmax)、患者血浆中T1/2CONP浓度下降、平均CONP浓度(基于一周治疗上或CONP的多个T1/2上的CONP水平的积分的平均值)。
例如，在本发明的实践中，可给予患者以在患者中提供有效的CONP抗癌血浆浓度的CONP的剂量可以是约1纳摩尔至约500微摩尔、或约5纳摩尔至约250微摩尔、或约10纳摩尔至约100微摩尔、或约10纳摩尔至约50微摩尔、或约10纳摩尔至约10微摩尔、或约10纳摩尔至约1微摩尔、或约10纳摩尔至约500纳摩尔、或约10纳摩尔至约100纳摩尔。
向患者给予的CONP的剂量基于纳克(ng)CONP/千克患者体重(CONP ng/kg)，可向患者给予的CONP的剂量范围可以是约1纳克/kg至约50毫克/kg、或约1纳克/kg至约10毫克/kg、或约1ng/kg至约1mg/kg、或约1ng/kg至约500微克/kg、或约1ng/kg至约100微克/kg、或约1ng/kg至约10微克/kg、或约10ng/kg至约10微克/kg、或约10ng/kg至约1微克/kg、或约25ng/kg至约500ng/kg、或约25ng/kg至约250ng/kg、或约0.01ng/kg至约1微克/kg、或约0.1ng/kg至约500ng/kg、或约25ng/kg至约150ng/kg。
在一个方面中，该方法允许比(1)没有CONP时的现有护理标准或(ii)没有CONP时治疗肿瘤的有效量减少的放射或化疗剂量。在各种实施方式中，放射或化疗剂的剂量为(i)在没有CONP时的现有治疗标准中使用的剂量或(ii)在没有CONP时治疗肿瘤的有效剂量的约1％至90％、或约1％至80％、或约1％至70％、或约1％至60％、或约1％至50％、或约1％至40％、或约1％至30％、或约1％至20％、或约1％至10％。在其他实施方式中，放射或化疗的剂量为约10％至90％、或约20％至80％、或约30％至70％、或约40％至60％、或约10％至50％、或约10％至30％、或约50％至90％、或约70％至90％。
优选使用尺寸为约1纳米至约3纳米、或约1纳米至约10纳米、或约3纳米至约10纳米、或约3纳米至约7纳米、或约3纳米至约5纳米、或约3纳米至约20纳米、或约0.1纳米至约100纳米、或约0.1纳米至约5纳米、或约3纳米至约50纳米的CONP。可通过已知方法确定CONP尺寸并且可包括基于各种显微方法、光散射或x-射线衍射技术的尺寸测量。
可使用任何已知方法来制备氧化铈纳米颗粒(CONP)或者它们可购自各供应商。可通过本领域已知的方法调节CONP的纯度和结晶度。CONP可掺杂各种离子，例如，金、银、钛、钙、镁、铯、铁、锰、铜、锌、锶、镧、碳、硒、铬、铝、钾、钠、铅、有机胺的阳离子；和例如，氮、硫、氟、氯、溴、碘、碳原子的阴离子，和例如，有机酸阴离子。CONP可被聚合物、糖、蛋白质、聚合物以被动方式包被，或者通过化学结合，包括共价、离子、极性共价、配位络合物、氢键、范德华力、静电、磁性、或其任意组合来包被。
另外，在化学上可在不同pH条件下产生CONP，以改变CONP晶体中Ce+3和Ce+4的相对量。对于结晶或以亚纳米至几微米尺寸的晶体存在的CONP，考虑在还原剂存在下，CONP Ce+3与Ce+4的比率增加。类似地，考虑Ce+3与Ce+4的比率在碱性pH至pH 6.5下增加。相反，当CONP结晶或以亚纳米至几微米尺寸的晶体存在时，考虑在氧化剂存在下，CONP Ce+3与Ce+4的比率降低。类似地，考虑Ce+3与Ce+4的比率在酸性pH至pH 6.5下降低。
CONP可清除自由基以保护皮肤免受放射诱导的皮炎并增强放射诱导的癌细胞死亡，同时保护正常组织免受放射。CONP保护经辐照的正常组织免于炎症，并且保护细胞免于活性氧物质(ROS)影响。另外，CONP可通过增加癌细胞中的自由基水平来杀死癌细胞。
本发明的教导提供了使用CONP与化疗和放疗组合治疗癌症同时使对正常非癌症组织的破坏最小化的新方法。如此，使用降低剂量的放射/化疗的CONP组合化疗/放射治疗提供了比在没有CONP的情况下所使用的更为有效的治疗，或者同等有效的治疗。已经测试了CONP作为自由基清除剂赋予对促进产生自由基的化学、生物和放射损伤的保护的能力。虽然不受具体理论限制，相对于价数和氧缺陷，认为CONP利用其抗氧化性质促进细胞寿命并降低毒性损伤，防止活性氧物质(ROS)积聚，并且从而防止激活凋亡响应和细胞死亡。
已经在鼠模型中测试了CONP的安全性和提供放射保护的能力。CONP在无胸腺裸小鼠中是充分耐受的并且似乎降低了肺炎的发生率。氧化铈纳米颗粒的示例描述于美国专利号8,048,523和美国专利号8,703,200，其通过引用全文纳入本文。
可以包含氧化铈纳米颗粒和药学上可接受的运载体的组合物给予氧化铈纳米颗粒，如下面的部分IV中所述。
III.放射
用放射治疗癌症的方法是本领域技术人员已知的。放射治疗或放疗是电离放射的医学用途，一般作为癌症治疗的部分以控制或杀死恶性细胞。放射治疗可治疗多种类型的癌症，如果它们位于身体的一个区域中。其也可用作辅助治疗的部分，以防止肿瘤在手术后复发以去除原代恶性肿瘤(例如，乳腺癌的早期阶段)。放射治疗与化疗是协同性的，并且已经在易感癌症的化疗之前、期间和之后使用。
用于光子放射治疗的放射量以戈瑞(Gy)计量，并且根据治疗的癌症类型和阶段变化。对于治疗情况中，实体上皮肿瘤的一般剂量范围是60至80Gy，而淋巴瘤用20至40Gy治疗。
在本发明的方法中，CONP的应用采用较低剂量的放射提供有效治疗。在另一个实施方式中，CONP的使用在与目前在没有CONP的情况下使用的相同放射剂量水平上提供了增加的治疗功效。在一个实施方式中，CONP的使用在治疗期间向正常非癌细胞提供放射保护并且降低了放射/化疗治疗的副作用。
出于数个重要原因，放射的总剂量通常是分割式的(随时间展开)。分割(fractionation)使得正常细胞有时间恢复，而肿瘤细胞在分割之间的修复上通常更低效。分割也使处于相对细胞周期的相对抗辐照阶段的肿瘤细胞在进行下一分割之前循环到周期的敏感阶段。类似地，慢性或急性缺氧(并且因此放射抗性更强)的肿瘤细胞在分割之间再充氧，改善了肿瘤细胞杀伤。
分割方案在不同的放射治疗中心，并且甚至在单个医生之间是个体化的。在北美、澳大利亚和欧洲，一般的成人分割方案是每天1.8至2Gy，一周5天。在一些癌症类型中，分割方案延长过长可能会允许肿瘤开始重建，并且对于这些肿瘤类型，包括头颈和宫颈鳞状细胞癌，优选在一定时间内完成放射治疗。对于儿童，一般的分割大小可以是每天1.5至1.8Gy，因为更小的分割大小与正常组织中迟发型副作用的降低发生率和严重性相关。
在一些情况中，在接近疗程结束时使用每天2个分割。该方案，称为同时加强方案或超分割，用于在其较小时再生更快的肿瘤。具体地，头颈中的肿瘤显示出这种性质。
一种正逐渐使用并持续研究的分割方案是低分割。这是其中放射总剂量被分成大剂量的放射治疗。一般剂量根据癌症类型从2.2Gy/分割到20Gy/分割显著变化。低分割背后的原理在于通过不给细胞足够的时间复制来减少癌症恢复的可能性并且也利用一些肿瘤的独特生物放射敏感性。对于这类治疗而言有非常良好证明的一个常用治疗部位是乳腺癌。对于癌症控制和美容(恢复患者外观)而言，在3-4周的短疗程低分割治疗，例如，15个分割中40Gy或16个分割中42.5Gy，已经显示与更拖沓的5-6周治疗一样有效。本领域技术人员将理解治疗方案和如何改变与本发明的方法组合的治疗方案和剂量。
预防性(辅助)剂量(表示在癌症初始治疗之后施加的治疗)一般为约45-60Gy，1.8-2Gy分割(对于乳腺癌、头部颈部癌)。放射肿瘤学家在选择剂量时考虑许多其他因素，包括患者是否正接受化疗、患者并存病、放射治疗在手术之前或之后给予、和手术成功程度。
在治疗计划(放射量测定)期间确定处方剂量的递送参数。一般使用专门治疗计划软件在专用计算机上进行治疗计划。根据放射递送方法，可使用多个角度或来源以加起来达到总必需剂量。熟练的实施者设计向肿瘤递送的均一处方剂量并且最小化到周围健康组织的剂量和副作用的计划。
IV.癌症化疗剂
对于本发明的一些实施方式，考虑可控制化疗药物递送来优化抗癌治疗并且最小化对正接受化疗剂治疗的癌症患者的副作用。癌症肿瘤的治疗需要优化对癌细胞群的杀伤或者可能造成更多害处并刺激癌细胞增殖。药物给予变量包括：(a)化疗给予的时间；(b)药物剂量；(c)给予的癌症药物类型；和(d)药物治疗的持续时间。
本发明的一个重要实施方式是在患者中使用癌症治疗，其是仅给予一定剂量的氧化铈纳米颗粒(CONP)，或与第二化疗剂的剂量组合，或者还包括对患者进行放射治疗，以治疗癌症或癌症风险。
本发明考虑组合CONP、放射抗癌治疗和癌症化疗剂作为患者中的有效抗癌治疗。另外，对可能患有癌症的患者，或出于预防的目的，或者对已经诊断患有癌症的患者的抗癌治疗按照本发明可包括给予CONP与化疗剂和放射治疗的组合。可按照分开的剂量给药方案给予这些试剂。可基于以下调整各抗癌剂的剂量和给药频率：患者体重、癌症类型、试剂抑制的细胞靶标、或实现认为就由抗癌剂对患者的有效抗癌治疗而言所需的选定抗癌剂血浆水平的目的。可使用计算化疗剂的剂量的公开指南来确定这种剂量(参见Gurney，H.，Br JCancer.4月22日，2002；86(8)：1297-1302)。
癌症药物和癌症化疗剂是一般术语，表示包括以下术语：癌症药物、癌症化疗药、癌症剂、癌症化疗、化疗药、化疗剂、化疗、化疗药物、癌症化合物、癌症化合物治疗、化疗化合物、和癌症药物治疗。这类化疗也应表示化学物质：其可抑制癌症细胞途径；其可用于体外杀死癌细胞；其可用于体内，癌肿肿瘤中杀死癌细胞；并且在一些情况中，可用于治疗诊断患有癌症的人以保护癌症患者正常细胞的活力或者攻击癌症患者癌细胞的活力。
化疗剂的以下示例和应用仅用作示例而不旨在限制本发明的范围，并且为了更具体地指出本发明的实践。还将描述可被癌症化疗药物靶向的多个细胞途径。一般而言，癌症化疗药物以药物组合物的形式使用，用于药物用途，或者治疗所示患者的方法。
癌症化疗药物/剂/化合物的示例
表1显示了用于治疗人类患者中6种常见类型癌症的常用化疗剂的示例。
可用于本发明的FDA批准的癌症药物(通用名)的示例包括但不限于：索拉非尼、瑞格拉芬尼、伊马替尼、艾日布林、吉西他滨、卡培他滨、帕唑帕尼、拉帕替尼泊、达拉菲尼、苹果酸舒替尼、克唑替尼、依维莫司、TORi西罗莫司、西罗莫司、阿西替尼、吉非替尼、阿那司琼(anastrole)、比卡鲁胺、氟维司群、雷替曲塞、培美曲塞、乙酸高瑟林(goserilin)、厄洛替尼、维罗菲尼、维索得吉(visiodegib)、柠檬酸他莫昔芬、紫杉醇、多西他赛、卡巴他赛、奥沙利铂、阿柏西普、贝伐单抗、曲妥珠单抗、帕妥珠单抗、帕帝单抗(pantiumumab)、紫杉烷、博来霉素、美法仑、白花丹素、开普拓、丝裂霉素-C、多柔比星、PEG化多柔比星、亚叶酸、5-氟尿嘧啶、替莫唑胺、瑞肽、替加氟、吉美嘧啶、欧塔拉昔(oteraci)、伊曲康唑、硼替佐米、来那度胺、和罗咪酯肽。
一般用于癌症患者的癌症化疗药物的通用名包括但不限于：多柔比星、表柔比星、5-氟尿嘧啶、紫杉醇、多西他赛、顺铂、博来霉素、美法仑、白花丹素、伊立替康、丝裂霉素-C、和米托蒽醌。例如，一些其他可使用并且可能处于临床试验阶段的癌症化疗药包括：雷米司汀(resminostat)、塔昆莫得(tasquinimod)、雷法替尼(refametinib)、拉帕替尼、Tyverb、Arenegyr、瑞肽、Signifor、替西木单抗、特姆单抗、兰素拉唑、PrevOnco、ABT-869、立尼布(linifanib)、梯瓦替尼(tivantinib)、Tarceva、埃罗替尼、Stivarga、瑞格拉芬尼、氟-索拉菲尼、布立尼布、多柔比星脂质体、冷瓦替尼(lenvatinib)、雷莫芦单抗、培维A酸、Ruchiko、母帕司汀(muparfostat)、Teysuno、替加氟、吉美嘧啶、欧塔拉昔、和奥安替尼(orantinib)。
化疗药物/剂/化合物的细胞靶标
可基于癌症患者所患癌症类型选择化疗剂以杀死患者中的癌症。可选择癌症化疗药物，其抑制特定细胞途径靶标或多重靶标。用于本发明的癌症药包括分子，其是小有机分子、盐、离子、气体、液体、肽、甚至大蛋白质如抗体。
癌症药可能有效的细胞靶标的示例列于本文，但非限制。癌症药的细胞靶标包括以下鉴定的靶标：mTORC、RAF激酶、MEK激酶、磷酸肌醇激酶3、成纤维细胞生长因子受体、多酪氨酸激酶、人表皮生长因子受体、血管内皮生长因子、其他血管形成、热休克蛋白；Smo(Smooth)受体、FMS-样酪氨酸激酶3受体、凋亡蛋白抑制剂、细胞周期蛋白依赖性激酶、去乙酰化酶、ALK酪氨酸激酶受体、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶Pim-1、Porcupine酰基转移酶、hedgehog途径、蛋白激酶C、mDM2、Glypciin3、ChK1、肝细胞生长因子MET受体、表皮生长因子结构域-样7、Notch途径、Src-家族激酶、DNA甲基转移酶、DNA嵌入剂、胸苷合成酶、微管功能干扰剂、DNA交联剂、DNA断链剂、DNA烷化剂、JNK-依赖性p53Ser15磷酸化诱导剂、DNA拓扑异构酶抑制剂、Bcl-2、和自由基发生剂。
1.使用mTOR抑制剂、PI3K抑制剂、多激酶抑制剂的化疗
用于治疗癌症的有mTORC抑制剂。雷帕霉素复合物的哺乳动物靶标(mTORC)抑制剂可抑制mTOR、mTORC1、和/或mTORC2。一些mTORC抑制剂也抑制其他细胞酶，例如，PI3K(磷酸肌醇3-激酶)。mTOR复合物1(mTORC1)包含：mTOR；mTOR的调节相关蛋白(Raptor)；哺乳动物致死因子和SEC13蛋白8(MLST8)；PRAS40；和DEPTOR。两种分子复合物mTORC1和mTORC2的催化亚基是mTOR，其属于磷脂酰肌醇3-激酶相关蛋白家族。mTORC1是营养/能量/氧化还原传感物并且控制蛋白质合成。在有充足细胞水平的能量、营养、氧和细胞生长因子时，mTORC1被激活。mTORC1活化激活蛋白质合成。一些类型的癌细胞具有功能异常的mTOR、mTORC1或mTORC2蛋白质。
mTORC抑制剂的示例包括AP23573(得夫罗莫司，利达莫司)、AZD2014、AZD8055、CCL-779(坦西莫司，NSC-683864)、CH5132799、GDC-0941、GDC-0349、GSK2126458(GSK458)、GSK2126458(GSK458)、GSK1059615、INK128、Ku-0063794、NVP-BEZ235、NVP-BGT226、OSI-027(ASP4786)、Palomid 529(P529)、PI-103、PP 121、PP242、PK1587、PF04691502、PF-05212384(PKI-587)、雷帕霉素(西罗莫司)、RAD001(依维莫司)、RG7422(GDC0980)、RG7321(Pictilisib，SAR245409，XL-765)、RG7440、SF1126、SF1101、Torin 1、Torin 2、WAY-600、WYE-125132(WYE-132)、WYE-354、和WYE-687。雷帕霉素(西罗莫司)(Rapaimmune，惠氏(Wyeth-Ayerst))通过结合其胞内受体FKBP12来抑制mTORC1。FKBP12-雷帕霉素复合物直接结合至mTOR的FKBP12-雷帕霉素结合(FRB)结构域，抑制其活性。
第二代mTORC抑制剂能够结合至mTOR核心蛋白的激酶结构域的ATP-结合基序，并且这种结合同时阻断mTORC1和mTORC2的活性。由于mTOR和PI3K蛋白质与磷脂酰肌醇3-激酶相关激酶(POKK)相关，一些第二代mTORC抑制剂在其对mTOR、mTORC1或mTORC2的抑制上更直接。这些化合物中的一些也抑制PI3K(磷脂酰肌醇3-激酶)，其作用在mTORC1的“上游”。
依维莫司(Afinotor，诺华(Novartis))是mTORC1/2抑制剂。CCL-779(坦西莫司，NSC-683864)(Torisel，惠氏/辉瑞(Wyeth-Ayerst/Pfizer))是mTORC1/2抑制剂。AP23573(得夫罗莫司，利达莫司，MK-8669)(阿利雅得/默克(Ariad/Merck))是mTORC1/2抑制剂。PI-103是mTORC1、mTORC2和PI3K/Akt抑制剂。PP121是PDGFR、Hck、mTOR、VEGFR2、Src、Abl、和DNA-PK的多靶标抑制剂。BEZ235是PI3K/mTOR抑制剂。GSK2126458(GSK458)是PI3K/mTOR抑制剂。GSK2126458(GSK458)是mTORC1和mTORC2抑制剂。Ku-0063794是mTORC1和mTORC2抑制剂。SAR245409(XL-765)是PI3K/mTOR抑制剂。SF1126(Semafore制药(SemaforePharmaceuticals)的SF标准)是含有pan-PI3K/mTOR抑制剂LY294002/SF1101的前药，其偶联至含RGD的四肽SF1174。pan-PI3K/mTOR抑制剂SF1126的靶向肽SF1174部分选择性结合至细胞表面整联蛋白，并且在进入细胞之后，试剂水解以活化药物SF1101。SF-1101(LY294002)是PI3K/mTOR抑制剂。PP242是同时针对mTORC1和mTORC2的ATP-竞争性抑制剂。INK-128(MLN-0128)(Intellikine公司的IN标准)是mTORC1/2抑制剂、raptor-mTOR(TOR复合物1或TORC1)和rictor-mTOR的抑制剂(注意mTOR也是由新蛋白rictor(mTOR的雷帕霉素-不敏感伴侣)限定的不同复合物，其调节蛋白激酶Cα(PKCalpha)和肌动蛋白细胞骨架的磷酸化。AZD-8055(阿斯利康公司(Astra-Zeneca)的AZ标准)是mTOR的抑制剂。NVP-BGT226是新型双PI3K/mTOR抑制剂。RG7666(GDC-0084)是PI3K/Akt/mTOR途径的PI3激酶抑制剂。RG7422(GNE 390；GDC-0980)是PI3K/mTOR双抑制剂。PF-05212384(PKI-587)是PI3K/mTOR抑制剂。PF04691502是mTOR和PI3K抑制剂。RG7321(Pictilisib，GDC-0941)是P13K/mTOR抑制剂。GDC-0349是mTOR抑制剂。Torin1是mTORC1和mTORC2抑制剂。Torin 2是mTOR抑制剂和ATM/ATR/DNA-PK抑制剂。AZD2014是双重mTORC1和mTORC2抑制剂。CH5132799是mTOR和PI3K抑制剂。WAY-600是mTORC抑制剂。WYE-125132(WYE-132)是mTORC抑制剂。WYE-687是mTORC抑制剂。Palomid 529(P529)是针对VEGF-A和bFGF的PI3K/Akt/mTOR抑制剂。GSK1059615是PI3Kα、PI3Kβ、PI3Kδ、PI3Kγ和mTOR的新型双重抑制剂。WYE-354是mTOR的抑制剂。
2.利用RAS-RAF-MEK-ERK(MAPK/ERK)途径的RAF激酶抑制剂的化疗
RAS-RAF-MEK-ERK(MAPK/ERK)途径是相互作用蛋白质的索链，其转化细胞表面受体活性以诱导细胞核中的DNA活性来制备蛋白质并且促进细胞变化如细胞分裂。MAPK(促分裂原-激活的蛋白激酶)之前称为ERK(胞外信号-调节的激酶)。MAPK磷酸化途径RAS-RAF-MEK蛋白质并且这种改变可将该途径切换为“开”或“关”。可将Ras-Raf-MEK-ERK途径的蛋白质突变，由此使其在功能上卡在“开”或“关”。这种功能异常是观察到的细胞癌症前兆。RAS是5种GTP酶的家族。大约20％的人类癌症(在特定癌症中高达90％)具有与癌基因相关的Ras蛋白突变，其导致恒定的磷酸化RAF蛋白质的Ras蛋白激酶活化(https：//en.wikipedia.org/wiki/Ras_subfamily)。RAF包含称为ARAF、BRAF、CRAF的三种丝氨酸-苏氨酸-特异性蛋白激酶A、B和C的家族。一种突变体BRAF称为V600E。RAF激酶抑制剂的具体示例包括索拉菲尼、RAF265、LGX818、SB590885、PLX4720、XL-281和维罗菲尼。索拉菲尼(Nexavar，拜耳公司(Bayer))是多酪氨酸蛋白激酶(VEGFR和PDGFR)以及Raf激酶C-Raf和B-Raf激酶的抑制剂。RAF265是B-Raf和VEGFR2激酶的抑制剂。LGX818、SB590885、PLX4720、XL281、和维罗菲尼(PLX-4032，Zelboraf)是B-RAF抑制剂。
3.利用[RAS-RAF-MEK-ERK(MAPK/ERK)]途径的MEK激酶抑制剂的化疗
活化的RAF激酶磷酸化并激活MEK激酶：MEK1和MEK2。MEK也称为MAPKK。MEK是酪氨酸/苏氨酸激酶，其一旦激活，可磷酸化并激活促分裂原-激活的蛋白激酶(MAPK)。MAPK是丝氨酸/苏氨酸-选择性蛋白激酶。MEK抑制剂的具体示例包括CI-1040、MEK162、PD035901、司美替尼(selumetinib)、雷法替尼(refametinib)、BAY-86-9766、RDEA119、曲美替尼(GSK1120212)、和XL518、RG7167、RG7420。
4.使用PI3K(磷酸肌醇3-激酶)抑制剂的化疗
PI3K途径是许多细胞功能的重要信号转导途径，如生长控制、代谢和翻译起始。PI3K抑制剂通常导致肿瘤抑制。存在多种不同类型和同种型的PI3K。1类PI3K具有称为p110的催化亚基，其具有4个类型(同种型)-p110α、p110β、p110γ和p110δ。已经研究治疗各种癌症的抑制剂抑制I类PI3K的一种或多种同种型。PI3K(磷酸肌醇3-激酶)抑制剂的具体示例包括BEZ235、BYL719、布帕尼西(buparlisib)、BKM120、INC280、RG7440、RG7604、RG7666(GDC-0084)、RG7321、RG7422、PF-05212384(PKI-587)、和PF-04449913。
5.使用FGFR抑制剂(成纤维细胞生长因子受体)(FGFR)的化疗
成纤维细胞生长因子(FGF)是参与血管形成、伤口愈合和胚胎发育的生长因子家族。FGF是肝素结合蛋白并且已经显示与细胞表面结合的硫酸肝素蛋白聚糖的相互作用是FGF信号转导所必需的。FGF是多种细胞和组织的增殖和分化过程中的关键参与物。细胞表面上的成纤维细胞生长因子受体(FGFR)可通过细胞中蛋白质MAPK/ERK途径链向细胞核中的DNA传输信号。FGFR家族有4个成员，FGFR1、FGFR2、FGFR3、和FGFR4。FGFR由3个胞外免疫球蛋白型结构域(D1-D3)、单个跨膜结构域和胞内裂解的酪氨酸激酶结构域组成。FGRF抑制剂的示例是BGJ398和多韦替尼。
6.使用多酪氨酸激酶抑制剂(TKI)的化疗
酪氨酸激酶是负责通过信号转导级联激活许多蛋白质的酶。通过向蛋白质添加磷酸基团来激活蛋白质(磷酸化)。酪氨酸激酶抑制剂(TKI)一般用作抗癌药物。TKI通过4种不同的机制运作：它们可与三磷酸腺苷(ATP)竞争磷酸化部分、底物或两者，或者可以变构方式作用，即结合至活性位点外的位点，通过构象变化影响其活性。TKI是酪氨酸磷酸化的小分子量抑制剂，其并不抑制磷酸化丝氨酸或苏氨酸残基的蛋白激酶并且可区分EGFR的激酶结构域和胰岛素受体的激酶结构域。还显示，尽管酪氨酸激酶结构域是保守的，可设计并合成区分甚至紧密相关的蛋白激酶如EGFR及其紧密相关的HER2的TKI。
酪氨酸激酶抑制剂的具体示例包括Nexavar、Strivarga、Sutent、Iressa、和Inlyta、苹果酸舒尼替尼。
7.使用HER(人表皮生长因子受体)抑制剂的化疗
由HER2激活的信号转导途径包括：促分裂原-激活的蛋白激酶(MAPK)、磷酸肌醇3-激酶(PI3K/Akt)、磷脂酶Cγ、蛋白激酶C(PKC)以及信号转导及转录激活物(STAT)。通过ErbB受体家族的信号转导促进细胞分裂并且抵制凋亡，并且因此必须紧密调节以防止不受控制的细胞生长发生。ERBB2基因的扩增或过表达与增加的疾病复发和差预后强相关。也已知过表达发生在乳腺、卵巢、胃和侵袭形式的子宫癌中，如子宫浆液性内膜癌。HER与GRB7共定位，并且在大多数时间上共扩增，GRB7是与乳腺、睾丸生殖细胞、和食道肿瘤相关的原癌基因。已经显示HER2蛋白质在细胞膜中形成簇，其可在肿瘤发生中起作用。HER(人表皮生长因子受体)抑制剂的具体示例包括RG7116、RG1273(帕妥珠单抗，)、RG3502(曲妥珠单抗emantasine，T-DMI)、RG597(曲妥珠单抗，HERCEPTIN)、RGA201(RG7160)、埃罗替尼达克替尼(PF-00299804)、PF-05280014(辉瑞的针对RG597的生物仿制药单抗)。
8.使用VEGF(血管表皮生长因子)抑制剂的化疗
为了长得更大，肿瘤需要其自己的血管，它们通过血管形成促进剂如VEGF来产生。干扰肿瘤血管形成过程的药物(血管形成抑制剂)在治疗肿瘤中显示出前景。当阻断一个血管形成促进剂时，癌症最终使用另一种血管形成促进剂来生长血管。肿瘤是快速分裂并生长的癌细胞的群。突变在该群内快速发生。这些突变提供了允许肿瘤内的癌细胞或癌细胞亚群发展出耐药性和/或逃脱治疗的功能变异。当实体癌症尚小时，通过附近血管的扩散向它们提供营养。肿瘤在没有血管形成的情况下生长超过2mm，血管形成带来氧、带来营养并且发挥废物路径的作用以带走由快速分裂的癌细胞分泌的生物终产物。肿瘤的扩散或转移也需要血管形成。单个癌细胞可从建立的实体瘤上脱离，进入血管，并且被携带到远处，它们在那里殖入并开始生长次生肿瘤。证明给定的实体瘤中的血管可能是包含表皮细胞和肿瘤细胞的镶嵌血管。镶嵌血管可能脱落肿瘤细胞进入血管以逃脱放射导致的缺血或炎症。
VEGF(血管表皮生长因子)抑制剂的具体示例包括Strivarga(瑞格拉芬尼)、贝伐单抗(Avastin)、Inlyta、伊曲康唑和XL184(卡博替尼)。瑞格拉芬尼显示出抗血管原型活性，由于其双重靶向VEGFR2-TIE2酪氨酸激酶抑制。Inlyta(阿西替尼)是VEGF酪氨酸激酶抑制剂。天然和合成血管形成抑制剂包括血管他汀、内皮他汀和肿瘤抑素。贝伐单抗和伊曲康唑的抗血管形成机制是直接结合至VEGF。伊曲康唑也抑制VEGF磷酸化、糖基化、mTOR信号转导、表皮细胞增殖、细胞迁移、内腔形成、和肿瘤相关血管形成。XL184(卡博替尼)是酪氨酸激酶Met和VEGFR2的抑制剂，并且已经显示终止肿瘤生长、转移、和血管形成。
9.使用其他抗血管形成抑制剂的化疗
存在抑制一些形式的血管形成的其他化合物和VEGF抑制剂。抗-血管形成化合物包括：羧基酰胺三唑、TNP-470、CM101、IFN-α、IL-12、血小板因子4、血管抑制性类固醇加肝素、基质金属蛋白酶抑制剂、血管他汀、内皮他汀、2-甲氧基雌二醇、替可加兰、四硫钼酸盐、沙利度胺、血小板反应蛋白、催乳素、αVβ3抑制剂、和利诺胺。羧基酰胺三唑抑制内皮细胞的细胞增殖和细胞迁移。TNP-470和CM101激活免疫系统。IFN-α下调血管形成刺激剂并且抑制内皮细胞的细胞迁移。IL-12(白介素-12)刺激血管形成抑制剂形成。血小板因子-4抑制血管形成刺激剂的结合。血管抑制性类固醇加肝素，和基质金属蛋白酶抑制剂抑制基底膜降解。血管他汀抑制内皮细胞的细胞增殖并诱导凋亡。内皮他汀抑制内皮细胞的细胞迁移、细胞增殖和存活。2-甲氧基雌二醇抑制内皮细胞的细胞增殖和细胞迁移并诱导凋亡。替可加兰抑制内皮细胞的细胞增殖。四硫钼酸盐导致铜螯合，其抑制血管生长。沙利度胺抑制内皮细胞的细胞增殖。血小板反应蛋白抑制内皮细胞的细胞迁移、细胞增殖、细胞粘附和存活。催乳素抑制bFGF和VEGF。αVβ3抑制剂诱导内皮细胞凋亡。利诺胺抑制内皮细胞的细胞增殖。
10.使用HSP(热休克蛋白)抑制剂的化疗
热休克蛋白90(HspP90)是分子伴侣，其调节许多蛋白质的折叠和降解。HSP(热休克蛋白)抑制剂的具体示例包括AUY922。
11.使用Smo(Smooth)受体抑制剂的化疗
Smoothened受体(SMO)是hedgehog信号转导途径的部分。SMO抑制导致转录因子GLI1和GLI2保持无活性，其防止hedgehog途径中肿瘤介导的基因的表达。Sonic hedgehog是称为hedgehog的哺乳动物信号转导途径家族中的三种蛋白质之一，其余是deserthedgehog(DHH)和Indian hedgehog(IHH)。SHH是hedgehog信号转导途径的研究最充分的配体。其在调节脊椎动物器官发生，如肢上爪的生长和脑部组织中起到关键作用。Sonichedgehog是成形素，这是一种弥散形成浓度梯度并且根据其浓度对发育中的胚胎的细胞有不同影响的分子。SHH在成年人中仍然是重要的。其控制成年肝细胞的细胞分化并且已经与一些癌症的发展有关。
Smo(smooth)受体抑制剂的具体示例包括Erivedge(维莫德吉)、厄莫德吉(erismodegib)(LDE225)、和LEQ506。Erivedge是FDA批准的用于基底细胞癌的Smo受体抑制剂，并且也处于转移性结直肠癌、小细胞肺癌、晚期胃癌、胰腺癌、髓母细胞瘤和软骨肉瘤的临床试验中。Erivedge作用是Smoothened受体(SMO)的环杷明-竞争性拮抗剂，其是hedgehog信号转导途径的部分。SMO抑制导致转录因子GLI1和GLI2保持无活性，其防止hedgehog途径中肿瘤介导的基因的表达。
12.使用CD135(FMS-样酪氨酸激酶3受体)抑制剂的化疗
CD135是III型受体酪氨酸激酶。分化抗原135的簇(CD135)也称为Fms-样酪氨酸激酶3(FLT-3)、受体型酪氨酸-蛋白激酶FLT3、或胎儿肝脏激酶-2(Flk2)，是在人中由FLT3基因编码的蛋白质。Flt3是一种细胞因子受体，其属于III型受体酪氨酸激酶。CD135是细胞因子Flt3配体(Flt3L)的受体。CD135在许多造血祖细胞的表面上表达。Flt3的信号转导对于造血干细胞和祖细胞的正常发育而言是重要的。当该受体结合至Flt3L时，其与自己形成二聚体(同二聚体)，其激活其内在的酪氨酸激酶活性，其进而磷酸化并且激活在细胞中传递信号的信号转导分子。通过CD135的信号转导在细胞存活、增殖和分化中起作用。CD135对于淋巴细胞(B细胞和T细胞)发育而言是重要的。FLT-3(酪氨酸激酶受体3)抑制剂的具体示例包括INC280(INCB028060)、和米哚妥林(PKC412)。INC280(INCB028060)抑制c-Met(肝细胞生长因子受体[HGFR])依赖性PI3K和RAS信号转导。
米哚妥林(PKC412)用于抑制突变的CD135(FMS-样酪氨酸激酶3受体)。
13.使用凋亡蛋白抑制剂的化疗
凋亡抑制剂(IAP)是功能和结构上相关的蛋白质的家族，其用作程序性细胞死亡(凋亡)的内源性抑制剂。所有IAP的共同特征是在1-3个拷贝中存在BIR(杆状病毒IAP重复，约70个氨基酸的结构域)。人IAP家族由8个成员组成，并且已经在多个生物体中鉴定到IAP同源物。鉴定的IAP的第一成员来自杆状病毒IAP、Cp-IAP和Op-IAP，其结合并抑制胱冬酶作为导致其在宿主中有效感染和复制循环的机制。5种其他人IAP是XIAP、c-IAP1、C-IAP2、NAIP、和生存素。XIAP结合胱冬酶-9、胱冬酶-3和胱冬酶7，从而抑制其激活并防止凋亡。注意到cIAP1和cIAP2结合胱冬酶，但不清楚IAP在机制上在分子水平上如何抑制凋亡。凋亡蛋白抑制剂的一个示例是LCL161。
14.使用CDK4/6(细胞周期蛋白依赖性激酶4和6)抑制剂的化疗
细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)是参与调节转录、mRNA加工和分化的蛋白激酶家族。存在于所有已知真核细胞中，CDK是结合称为细胞周期蛋白的调节蛋白质的小蛋白激酶。细胞周期蛋白-CDK复合物是活性丝氨酸-苏氨酸激酶，其在丝氨酸和苏氨酸上磷酸化其底物。也称为细胞分裂蛋白激酶4的细胞周期蛋白依赖性激酶4是一种在人中由CDK4基因编码的酶。该基因中以及其相关蛋白包括D-型细胞周期蛋白中的突变，p16(INK4a)和Rb都被发现与多种癌症的肿瘤发生相关。已知存在13种CDK，本文在括号列出了其调节细胞周期蛋白：CDK1(细胞周期蛋白A，细胞周期蛋白B)；CDK2(细胞周期蛋白A，细胞周期蛋白E)；CDK3(细胞周期蛋白C)；CDK4(细胞周期蛋白D1，细胞周期蛋白D2，细胞周期蛋白D3)；CDK5(CDK5R1，CDK5R2)；CDK6(细胞周期蛋白D1，细胞周期蛋白D2，细胞周期蛋白D3)；CDK7(细胞周期蛋白H)；CDK8(细胞周期蛋白C)；CDK9(细胞周期蛋白T1，细胞周期蛋白T2a，细胞周期蛋白T2b，细胞周期蛋白K)；CDK10；CDK11也称为CDC2L2(细胞周期蛋白L)；CDK12也称为CRKRS(细胞周期蛋白L)；和CDK13也称为CDC2L5(细胞周期蛋白L)。CDK 4/6(细胞周期蛋白依赖性激酶4和6)抑制剂的具体示例包括LEE011、PD-0332991、帕博昔尼(palbociclib)、PD-0332991-0054、PD-332991和PF-00080665-73。其他CDK抑制剂包括夫拉平度(alvocidib)[抑制CDK 1，2，4，6，7，9]；奥罗莫星[抑制CDK 1，2，5]；罗希吐碱(roscovitine)[抑制CDK1，2，5]；波伏醇(purvalanol)[抑制CDK 1，2，5]；保罗仑(paullones)[抑制CDK 1，2，5]；丁内酯[抑制CDK 1，2，5]；硫/氧夫拉平度[抑制CDK 1]；羟吲哚[抑制CDK 2]；氨基噻唑[抑制CDK 4]；苯并咔唑[抑制CDK 4]；嘧啶[抑制CDK 4]；和Seliciclib。
15.使用DAC(去乙酰化酶)抑制剂的化疗
组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDAC抑制剂，HDI)是一类干扰组蛋白去乙酰化酶的化合物。组蛋白去乙酰化酶抑制剂是一类新的细胞生长抑制剂，其通过诱导细胞周期阻滞、分化和/或凋亡来抑制培养中和体内肿瘤细胞的增殖。为了进行基因表达，细胞必须控制组蛋白周围的DNA的成螺旋和解螺旋。这通过组蛋白乙酰化酶(HAT)的辅助完成，其乙酰化核心组蛋白的赖氨酸残基，产生较不紧密且转录上更有活性的染色质，并且，与此相反，组蛋白去乙酰化酶(HDAC)的作用是从赖氨酸残基上去除乙酰基，导致形成压缩并且转录沉默的染色质。核心组蛋白的末端尾部的可逆修饰组成用于重塑更高级染色质结构并控制基因表达的主要表观机制。HDAC抑制剂(HDI)阻断这种作用并且可导致组蛋白的超乙酰化，从而影响基因表达。
雷米司汀(4SC-201)是口服pan-HDACi。具体DAC(去乙酰化酶)抑制剂包括帕比司他(LBH589)、伏立诺他、罗咪酯肽(Istodax)、丙戊酸(丙戊酸镁)、贝林诺特(PXD101)、莫西司他(MGCD0103)、阿贝司他(Abexinostat)(PCI-24781)、恩替诺特(MS-275)、SB939、雷米司汀(4SC-201，口服pan-HDACi[测试用于肝细胞癌]、吉凡司汀(Givinostat)(ITF2357)、奎诺司汀(Quisinostat)(JNJ-26481585)、CUDC-101(也抑制EGFR和HER2)、AR-42、CHR-2845、CHR-3996、4SC-202、CG200745用于实体瘤，ACY-1215，针对HDAC6有选择性，与硼替佐米(Velcade)和与来那度胺(Revlimid)、ME-344，用于难治性肿瘤，萝卜硫素、和Kevetrin，针对HDAC2有选择性。
16.使用ALK抑制剂的化疗
也称为ALK酪氨酸激酶受体或CD246(分化簇246)的间变性淋巴瘤激酶(ALK)是一种在人中有ALK基因编码的酶。ALK基因可以三种方式致癌-通过与多种其他基因形成融合基因，通过获得额外基因拷贝或基因本身的实际DNA代码的突变。EML4-ALK融合基因导致大约3-5％的非小细胞肺癌(NSCLC)。大部分病例是腺癌。肾细胞癌是这种基因重排和过表达的结果。ALK(间变性淋巴瘤)抑制剂的具体示例包括LDK378、RG7853、克唑替尼(Xalkori)、和PF-03446962单抗。
17.使用PIM抑制剂的化疗
原癌基因丝氨酸/苏氨酸-蛋白激酶Pim-1是一种在人中由PIM1基因编码的酶。原癌基因丝氨酸/苏氨酸-蛋白激酶Pim-1是一种在人中由PIM丝氨酸/苏氨酸激酶的PIM1基因编码的酶。癌基因与多种人类癌症有关，并且在从人肿瘤中分离的细胞培养物中高表达。Pim-1主要参与细胞周期进展、凋亡和转录激活，以及更一般的信号转导途径，并且已经与许多信号转导途径有关。因为Pim-1翻译由STAT3和STAT5起始，其产生收到调控STAT途径的细胞因子，或STAT因子的调节。这些包括白介素(IL-2、IL-3、IL-5、IL-6、IL-7、IL12、IL-15)、催乳素、TNFα、EGF和IFNγ等。PIM(原癌基因丝氨酸/苏氨酸-蛋白激酶)抑制剂的具体示例包括LGH447。
18.使用Porcupine酰基转移酶抑制剂的化疗
Porcupine是膜结合O-酰基转移酶(MBOAT)家族的成员，其向Wnt蛋白添加棕榈酰基，Wnt蛋白分泌和Wnt信号转导能力。由于Wnt参与表皮-间充质转化(EMT)，乳腺肿瘤也已被视为转移。EMT过程是使表皮细胞转化成间充质细胞的过程，从而它们不再保持在层连蛋白的合适位置处。其参与钙粘蛋白下调，使得细胞可从层连蛋白脱落并迁移。抑制Wnt/β-联蛋白信号转导可防止EMT，其可抑制转移。Wnt信号转导也已经与超过仅乳腺类型的癌症的发展有关。可不仅仅在乳腺癌中，也可在结直肠癌、黑素瘤、前列腺癌、肺癌和多种其他癌症类型中测量编码β-联蛋白的基因的CTNNB1表达变化。Porcupine抑制剂的具体示例包括LGK974、XAV939、IWR-1、和IXP-2。BHQ880是噬菌体衍生的DKK1，其中和人免疫球蛋白G1(IgG1)抗体，并且是Wnt途径的拮抗剂。
19.使用Hedgehog途径抑制剂的化疗
对hedgehog途径的最常见靶向调节SMO(称为Smoothened的7跨膜受体)。SMO的拮抗剂和激动剂影响下游的途径调节。临床上最先进的SMO靶向剂是环巴胺-竞争性的。伊曲康唑(Sporanox)也已经显示通过与环杷明和维莫德吉不同的机制靶向SMO。伊曲康唑在赋予对维莫德吉和其他环杷明-竞争性拮抗剂，如IPI-926和诺华的LDE-225的突变存在下抑制SMO。PTCH和Gli3(5E1)抗体也调节该途径。已经使用下游效应物和强转录活化剂siRNAGli1来抑制细胞生长并促进凋亡。三氧化二砷(Trisenox)也已经显示通过干扰Gli功能和转录来抑制hedgehog信号转导。
通过Hedgehog途径激活来激活转移，因为这导致Snail蛋白表达增加以及E-钙粘蛋白和紧密连接减少。Hedgehog信号转导是血管形成和由此的转移的关键调节剂。肿瘤调节受到Hedgehog途径激活的影响，其导致血管形成因子(促血管生成素-1和促血管生成素-2)增加、细胞周期蛋白增加(细胞周期蛋白D1和B1)、抗凋亡基因增加和凋亡基因(Fas)减少。Hedgehog途径抑制剂的具体示例包括Erivedge(RG3616)、IPI-926、Sporonox(伊曲康唑)、Trisenox(三氧化二砷)、LDE-225、PTCH和Gli3(5E1)抗体、和PF-04449913。
20.使用PKC(蛋白激酶C)抑制剂的化疗
由肿瘤启动子佛波醇酯激活的蛋白激酶C可使转录的有力激活剂磷酸化，并且由此导致增加的原癌基因表达，促进癌症发展。蛋白激酶Cι型是在人中由PRKCI基因编码的酶。该基因编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的蛋白激酶C(PKC)家族成员。PKC家族包括至少8个成员，其差异表达并且参与多种细胞过程，如早期分泌途径中的微管动力学。发现该激酶是BCL-ABL-介导的对药物诱导的凋亡的抗性所必需的。
蛋白激酶C抑制剂的具体示例包括AEB071、鲁伯斯塔(ruboxistaurin)、和巨大戟二萜醇甲基丁烯酸酯。
21.使用MDM2抑制剂的化疗
小鼠双微体2同源物(MDM2)，也称为E3泛素-蛋白连接酶Mdm2，是在人中由MDM2基因编码的蛋白质。Mdm2是p53肿瘤抑制剂的重要阴性调节剂。Mdm2蛋白同时作用为识别p53肿瘤抑制剂的N-端反式-激活结构域(TAD)的E3泛素连接酶和p53转录激活的抑制剂。MDM2抑制剂的具体示例包括RG7112和RG7388。MDM2-p53相互作用的抑制剂包括顺式-咪唑啉类似物Nutlin。
22.使用磷脂酰基醇蛋白聚糖-3抑制剂的化疗
磷脂酰基醇蛋白聚糖-3是人体内由GPC3基因编码的蛋白质。该基因编码的蛋白质是磷脂酰基醇蛋白聚糖家族的成员。细胞表面硫酸肝素蛋白聚糖包含被不同数量的硫酸肝素链取代的膜相关蛋白核心。磷脂酰基醇蛋白聚糖相关膜整合蛋白聚糖家族(GRIPS)的成员含有通过糖基-磷脂酰肌醇连接锚定到胞质膜的核心蛋白质。这些蛋白质在生长调节和细胞分裂控制中起作用。磷脂酰基醇蛋白聚糖-3免疫染色可用于分化肝细胞癌(HCC)和硬化肝脏中的发育不良变化；HCC被磷脂酰基醇蛋白聚糖-3染色，而具有发育不良变化和/或硬化变化的肝脏则没有。磷脂酰基醇蛋白聚糖抑制剂的具体示例包括RG7687。
23.使用ChK1抑制剂的化疗
人检验点激酶1(Chk1)是保留基因组稳定性所需要的必要激酶。在正常S期期间需要Chk1以避免DNA复制起始的异常增加，从而保护免于DNA断裂。Chk1的抑制或消耗导致S-期细胞中ATR靶标的快速强烈磷酸化，其与DNA复制起始增加、单链DNA的大量诱导、和DNA链断裂的生成相关。Chk1抑制剂的具体示例包括RG7602、RG7741、CEP-3891、和UCN-01。
24.使用HGF/MET抑制剂的化疗
c-Met抑制剂抑制c-Met酪氨酸激酶的酶活性，并且在治疗各种类型的癌症中有治疗应用。Met酪氨酸激酶是肝实质细胞生长因子(HGF，又名为分散因子，SF)的受体。HGF主要在表皮细胞和间充质细胞上表达(例如，平滑肌细胞和成纤维细胞)。HGF通常在伤口愈合、肝再生、胚胎和正常哺乳动物发育、以及器官形态发生中一般是活性的。c-Met失调可能是由于过表达、基因扩增、突变、配体依赖性自-或旁分泌环，或RTK的最终激活。所有这些因素影响细胞存活、其增殖和运动。它们也导致癌症和对于以治疗这些癌症为目标的治疗的抗性。具有异常c-Met活性的患者通常有差预后、侵袭性疾病、增加的转移和缩短的存活。HGF/MET抑制剂的具体示例包括RG3638(欧那妥珠单抗(onartuzumab)，METMAB)、卡博替尼、AM7、SU11274、BMS-777607、PF-02341066、AMG-458、GSK 1363089(XL880，福替尼(foretinib))、MK-2461、PF-04217903、和JNJ-38877605。
25.使用EGFL7(表皮生长因子结构域-样7)抑制剂的化疗
含EGF-样结构域蛋白7是在人中由EGFL7基因编码的蛋白质。也称为血管内皮-他汀(VE-他汀)的表皮生长因子样结构域7(Egfl7)编码主要在内皮细胞中表达的基因。在血管重塑组织过程中，如生长的肿瘤中，在内皮细胞中观察到egfl7的上调。egfl7的表达在生理条件中是内皮细胞特异性的，然而，其被人癌症中的肿瘤细胞异常表达。在结直肠癌中，高水平的egfl7对应具有较高病理状态的肿瘤和存在淋巴结转移。Egfl7也被人肝细胞癌中的肿瘤细胞过表达，并且过表达在具有多个结节、没有囊并侵入静脉的肿瘤中明显更高。因此，egfl7的水平与转移的标志物和差预后相关。抑制egfl7表达抑制了肝细胞癌细胞通过EGFR/FAK途径的迁移。在体内，已经报道了在肝细胞癌细胞中egfl7的敲减表达减少了肝和肺转移的数量。在小鼠中，抑制肝细胞癌细胞中的egfl7降低了肿瘤生长和微血管密度。已经报道小鼠中植入的肿瘤细胞中Egfl7的过表达增加肿瘤生长和转移。在肿瘤内，Egfl7增加了微血管密度、缺氧、坏死和血管渗透性。Egfl7通过抑制肿瘤血管内皮细胞的白细胞粘附分子促进肿瘤逃脱免疫。因此，过表达Egfl7的肿瘤被免疫细胞浸润少得多。EGFL7(表皮生长因子结构域-样7)抑制剂的具体示例是帕萨妥珠单抗(parsatuzumab)(MEGF0444A，RG7414)单克隆抗体。
26.使用Notch途径抑制剂的化疗
内皮细胞使用Notch信号转导途径来配合血管形成中发生的血管萌发期间的细胞表现。Notch的激活主要发生在“连接”细胞和通过与Notch配体(内皮端细胞中表达的Δ-样配体4(Dll4))的直接相互作用连接患者稳定血管的细胞中。可通过降低Vegf受体转录本的水平在具有激活的Notch信号转导的细胞中下调作为内皮细胞增殖和迁移的重要因子的VEGF信号转导。Notch途径抑制剂的具体示例是PF-03084014(Notch受体的蛋白水解活性的γ分泌酶抑制剂)。具有潜在抗肿瘤活性的口服生物可用的小细胞γ分泌酶(GS)抑制剂是RO4929097，其阻断Notch受体的激活。
27.使用Src-家族激酶抑制剂的化疗
也称为原癌基因c-Src或简称c-Src的原癌基因酪氨酸-蛋白激酶Src是在人中有SRC基因编码的非受体蛋白酪氨酸激酶蛋白。这种蛋白质磷酸化其他蛋白质中的具体酪氨酸残基。升高水平的c-Src酪氨酸激酶活性被认为通过促进其他信号与癌症发展关联。c-Src可被许多跨膜蛋白质激活，包括：粘附蛋白受体、受体酪氨酸激酶、G-蛋白偶联的受体和细胞因子受体。大多数研究聚焦于受体酪氨酸激酶并且这些激酶的示例是血小板衍生的生长因子受体(PDGFR)和表皮生长因子受体(EGFR)。当src激活时，其促进存活、血管形成、增殖和侵入途径。c-Src的活性已在结肠癌中最佳表征。研究者已经显示癌前息肉中的Src表达比正常粘膜高5-8倍[15][16][17]。升高的c-Src水平也已经显示与肿瘤的晚期阶段、肿瘤尺寸和肿瘤的转移迁移潜力相关。Src-家族激酶抑制剂的具体示例包括博舒替尼(SKI-606)、巴非替尼、AZD-530、XL1-999、KX01、达沙替尼、和XL228。
28.使用DNA甲基转移酶抑制剂的化疗
癌症被表观改变驱动。表观改变是对基因组的功能相关的修饰，其不包括核苷酸序列的变化。这种修饰的示例是DNA甲基化的变化(高甲基化和低甲基化)。DNA甲基转移酶(DNMT)酶催化甲基基团转移到DNA上。DNA甲基化发挥广泛的生物功能。所有已知的DNA甲基转移酶使用S-腺苷甲硫氨酸(SAM)作为甲基供体。这些酶负责具体DNA序列的甲基化以防止宿主通过限制性酶消化其自身的基因组。肿瘤抑制物基因中的过度甲基化的半胱氨酸是人类癌症的恒定标志。已经在迄今检验的所有类型癌细胞中鉴定到DNA甲基化模式的变化，增加(高甲基化)或降低(低甲基化)。DNA甲基转移酶抑制剂的具体示例包括(EU)(地西他滨，2′-脱氧-5-氮杂胞苷、5-氮杂-2′-脱氧胞苷、NSC 127716)、5-脱氧胞苷、4-脱氧尿苷(zebularine)、(-)-表没食子儿茶素-3-没食子酸酯、普鲁卡因、海绵素(psammaplins)、和MG98。
已经报道通过加入无毒性剂量的地西他滨来降低人肿瘤异种移植物对顺铂、卡铂、替莫唑胺、和表柔比星治疗的抗性。重要的是，给予药物的时间控制似乎与治疗响应相关。为了产生效果，必须在细胞毒性药物之前6-12天给予地西他滨；如果地西他滨在给予细胞毒性药物的同时或之后给予，则会失去敏化。这种观察提供了对地西他滨通过表观再激活增强细胞毒性药物效果的促凋亡基因来敏化肿瘤的观点的支持。
29.使用DNA嵌入剂的化疗
分子(也称为配体)可与DNA相互作用。配体可通过共价结合、静电结合或嵌入来与DNA相互作用。当具有合适尺寸和化学性质的配体自己契合到DNA的碱基对之间时发生嵌入。在化疗治疗中使用DNA嵌入剂来抑制快速生长的癌细胞中的DNA复制。这些配体大部分是多环的、芳族的和平面的。DNA嵌入剂的具体示例包括小檗碱、溴化乙锭、二氨基吖啶、诺霉素、多柔比星(阿霉素，Doxil)、和沙利度胺。
30.使用胸苷合成酶自杀抑制剂的化疗
胸苷合成酶抑制剂是抑制每胸苷合成酶的化学物并且具有抗癌化疗剂的潜力。该抑制被称为自杀抑制，并且是不可逆的。酶结合底物类似物并且在“正常”催化反应期间通过共价键与其形成不可逆复合物。抑制胸苷合成酶的自杀抑制剂药物的具体示例包括5-氟尿嘧啶(5-FU，Efudex)、雷替曲塞、培美曲塞、诺拉曲塞、ZD9331、和GS7904L。雷替曲塞和氟尿嘧啶已经用于治疗结直肠癌。
31.使用有丝分裂抑制剂(微管功能破坏剂)的化疗
有丝分裂抑制剂通过破坏微管(其在分裂时在结构上拉开细胞)阻断细胞分裂。有丝分裂抑制剂用于癌症治疗，因为癌细胞能够通过有丝分裂生长并最终在身体中扩散(转移)，并且比正常细胞对有丝分裂的抑制更敏感。药物有丝分裂破坏剂的具体示例包括Taxol(紫杉醇)、Taxotere(多西他赛)、Abraxane、Halaven、Jevtana、长春花碱、长春新碱、和长春瑞滨。
32.使用DNA交联剂的化疗
当各种外源或内源试剂与DNA中的2个不同位置反应时发生DNA中的交联。这可以发生在DNA的相同链(链内交联)或相对链(链间交联)中。交联也发生在DNA和蛋白质之间。DNA复制被交联打断，如果不修复交联，这导致复制阻滞并且细胞死亡。烷化剂，如用于化疗的氮芥和1，3-双(2-氯乙基)-1-亚硝基脲(BCNU，卡莫司汀)可在相反链上的鸟嘌呤的N7位处与DNA交联，形成链间交联。顺铂(顺式-二胺二氯-铂(II))及其衍生物形成单加成、链间交联、链内交联或DNA蛋白质交联(主要在相邻N-7鸟嘌呤上形成1，2链内交联)的DNA交联。丝裂霉素C是通过序列特异性鸟嘌呤碱基N-烷基化的强效DNA交联剂。DNA交联剂的具体示例也包括Paraplatin和Eloxatin。
33.使用DNA断链剂的化疗
癌症治疗过程，如化疗和放疗通过压制细胞修复DNA破坏的能力，导致细胞死亡发挥作用。最快速分裂的细胞，即癌细胞，是优先受影响的。DNA修复过程是持续活性的，因为其响应DNA结构中的破坏。当正常修复过程失败时，并且当没有发生细胞凋亡时，可发生无法补救的DNA破坏，包括双链断裂和DNA交联(链间交联或ICL)。如果细胞保留DNA破坏，可防止基因转录，并且，因此，也将阻断翻译成蛋白质。复制也可能被阻断并且细胞可能死亡。诱导DNA链断裂的药物的一个具体示例是博来霉素。
34.使用DNA烷化剂的化疗
在化疗中使用DNA烷化来破坏癌细胞的DNA。烷化的DNA无法正常螺旋或解螺旋，或者不可通过信息解码酶处理。这产生具有抑制细胞生长作用、起始程序性细胞死亡或凋亡的细胞毒性。然而，也触发突变，包括致癌突变，这解释了在接触后更高的癌症发生率。DNA烷化药物的具体示例是美法仑(Alteran)。
35.使用JNK-依赖性p53 Ser15磷酸化诱导剂的化疗
许多酶和受体通过磷酸化和去磷酸化在“开”或“关”之间切换。p53肿瘤抑制蛋白是高度调节的并且含有超过18个不同的磷酸化位点。通过JNK-依赖性p53Ser15磷酸化，p53的激活可导致细胞周期阻滞凋亡性细胞死亡。其具体示例是药物白花丹素，其已经显示在多种癌细胞系中诱导细胞周期阻滞和凋亡。
36.使用DNA拓扑异构酶抑制剂的化疗
伊立替康通过抑制拓扑异构酶1防止DNA解链。使用伊立替康(Campostar，CPT-111)来治疗结肠癌，具体地，与其他化疗剂联用。这包括方案FOLFIRI，其由静脉滴注5-氟尿嘧啶、甲酰四氢叶酸和伊立替康组成。
37.使用Bcl-2抑制剂的化疗
由BCL2基因编码的Bcl-2是调节细胞死亡(凋亡)的调节蛋白的Bcl-2家族的组成成员。对Bcl-2基因的破坏是多种癌症的病因和对癌症治疗抗性的原因。抗凋亡基因的过表达，和促凋亡基因的低表达可导致缺少细胞死亡，其为癌症的特征。BCl抑制剂的具体示例包括RG7601(ABT-199，GDC-0199)、奥巴克拉(obatoclax)(GX15-070)、ABT-737、RG7601(ABT-199；ABT199；ABT 199；和GDC-0199)。
38.使用自由基发生剂的化疗
多种癌症化疗剂增加自由基水平。示例包括索拉菲尼和阿霉素。
39.化疗前药
在一个实施方式中，增加化疗剂的活性或有效性的任何化疗剂或前药可用于本文提供的方法。
在一个实施方式中，实施本发明的方法包括向患者给予选自下组的前药化疗剂：缺氧活化型前药，伊福伐胺(evofosfamide)，TH-302，AQN4，巴诺昔琼(banoxatrone)，氮芥前药，PR-104，阿帕兹醌(apaziquone)，EO-9，CB1954，5-(氮杂环丙烷-1-基)-4-羟基氨基-2-硝基苯甲酰胺，卡诺伐胺(canofosfamide)，TLK286，TER286，JS-K，和Boc-KAc-Puro。
在一个实施方式中，实施本发明的方法包括向患者给予GSH或GHT-π的拟肽抑制剂，例如，选自下组的拟肽抑制剂：γ-谷氨酰-S-(苄基)半胱氨酰-R-苯基甘氨酸二乙醚、TLK199、特力托(Telintra)、和NOV-002。GSH或GHT-π的拟肽抑制剂能降低GSH(谷胱甘肽)的癌细胞水平或GHT-π(谷胱甘肽-S-转移酶-π)的活性并且这可通过防止其代谢来增强给予的抗癌药物的毒性。还可采用TLK-199(其也是已知为多药物流出转运体的多药物抗性相关蛋白的抑制剂)治疗癌症患者来提高化疗剂的癌细胞水平。
在一个实施方式中，癌症化疗剂是被GSH活化的前药。在一个实施方式中，实施本发明的方法涉及向患者给予选自下组的GSH-活化的前药：顺式-6-(2-乙酰基乙烯基硫)嘌呤(顺式-AVTP)、和反式-6-(2-乙酰基乙烯基硫)鸟嘌呤(反式-AVTP)。这种实施本发明的方法可涉及用GST-活化的前药治疗癌症患者，该GST-活化的前药选自下组：γ-谷氨酰-α-氨基-β(2-乙基-N，N，N’，N’-四(2-氯乙基)磷二酰胺)-磺酰基)-丙酰基-(R)-苯基甘氨酸(TLK286)和O2-[2，4-二硝基-5-(N-甲基-N-4-羧基苯基氨基)苯基]1-N，N-二甲基氨基)二氮杂-1-鎓-1，2-二醇盐(PABA/NO)。
V.治疗方法
虽然不希望受到任何具体机制的限制，CONP被认为可特别用于与抗癌治疗结合，因为CONP对患者的正常非癌细胞有低限度的损伤。在放射治疗期间，已经发现CONP保护经辐照的正常细胞免受放射影响并且改善了组合放射/化疗的功效。
在第一方面，本发明包括一种治疗有癌症治疗需要的患者中的癌症的方法，包括：
向该患者给予有效剂量的氧化铈纳米颗粒；
向该患者给予治疗有效剂量的放射；并且
向该患者给予一定剂量的化疗剂，从而治疗癌症。
在一个实施方式中，在放射之前给予CONP。不受任何理论限制，CONP被认为针对放射治疗敏化癌细胞并且防止对正常细胞的损伤。
在一个实施方式中，在放射治疗之后给予CONP。不受任何理论限制，CONP被认为治疗来自放射治疗的急性损伤和/或慢性损伤。该方法由于目前的临床标准，其中在放射治疗前30分钟给予毒性保护剂，但并不保护在放射治疗后6个月、12个月出现的慢性损伤。
在一个实施方式中，给予氧化铈纳米颗粒改善组合放射/化疗治疗的功效。
在一些实施方式中，与没有纳米颗粒情况中的治疗有效剂量相比，给予氧化铈纳米颗粒降低治疗有效放射剂量和/或降低了治疗有效化疗剂剂量。
在一些实施方式中，与没有纳米颗粒情况中的有效剂量相比，给予氧化铈纳米颗粒降低了治疗有效放射剂量并且降低治疗有效化疗剂剂量。
在一些实施方式中，与没有纳米颗粒和/或放射情况中的有效剂量相比，给予氧化铈纳米颗粒降低治疗有效放射剂量并且降低了治疗有效化疗剂剂量。
在一些实施方式中，与没有纳米颗粒和/或化疗情况中的有效剂量相比，给予氧化铈纳米颗粒降低治疗有效放射剂量并且降低了治疗有效化疗剂剂量。
在一个实施方式中，放射或化疗的剂量为(i)在没有CONP时的现有治疗标准中使用的剂量或(ii)在没有CONP时的治疗有效剂量的约1％至90％、或约1％至80％、或约1％至70％、或约1％至60％、或约1％至50％、或约1％至40％、或约1％至30％、或约1％至20％、或约1％至10％。
在一个实施方式中，放射或化疗的剂量为约10％至90％、或约20％至80％、或约30％至70％、约40％至60％、约10％至50％、约10％至30％、约50％至90％、或约70％至90％。
在一个实施方式中，可在给予氧化铈纳米颗粒之后给予放射。
在另一个实施方式中，可在给予氧化铈纳米颗粒之前给予放射。
在一个实施方式中，在给予纳米颗粒和/或放射之前给予化疗剂。
在另一个实施方式中，在给予纳米颗粒和/或放射的同时给予化疗剂。
在另一个实施方式中，在给予纳米颗粒和/或放射之后给予化疗剂。
在另一个实施方式中，该方法还包括在给予放射之前手术切除癌症(即，肿瘤)。
在另一个实施方式中，该方法还包括在给予放射之后手术切除癌症(即，肿瘤)。
在另一个实施方式中，该方法还包括在给予化疗剂之前手术切除癌症(即，肿瘤)。
在另一个实施方式中，该方法还包括在给予化疗剂之后手术切除癌症(即，肿瘤)。
在示例性实施方式中，如果患者显示出以下状况的一种或多种，则按照本发明的方法成功“治疗”了该患者：(i)癌细胞数量减少或癌细胞完全消失；(ii)肿瘤尺寸或体积减小；(iii)阻滞或逆转肿瘤生长，(iv)抑制，例如，压制、防止、阻滞、收缩、延迟或逆转转移，所述转移例如癌细胞浸润到周边器官中，包括例如，癌细胞扩散到软组织和骨中；(v)肿瘤转移的抑制，例如，压制、阻滞、防止、收缩、逆转、延迟、或消失；(vi)肿瘤生长的抑制，例如，压制、阻滞、防止、收缩、逆转、延迟、或消失；(viii)缓解与特定肿瘤相关的一种或多种症状；(ix)降低发病率和死亡率；和/或(x)改善生活质量。有益或所需的临床结果包括但不限于可检测或不可检测的缓解症状、减轻疾病程度、疾病状态稳定(即不恶化)、延迟或减缓疾病进展、改善或减轻疾病状态和缓解(部分或完全)。
另一个方面提供了治疗患者中癌症的方法，包括：
向该患者给予有效剂量的氧化铈纳米颗粒；
向该患者给予治疗有效剂量的放射；
向该患者给予治疗有效剂量的第一化疗剂；并且
向该患者给予治疗有效剂量的第二癌症化疗剂。
在另一个实施方式中，与没有纳米颗粒情况中的有效剂量相比，给予有效剂量的氧化铈纳米颗粒降低放射的治疗有效剂量和/或降低化疗剂的治疗有效剂量。
在另一个方面中，本发明提供了一种降低向正在接受癌症治疗的患者给予的放射和/或至少一种化疗剂的毒性的方法，包括：
(i)向该患者给予有效剂量的CONP，
(ii)给予一定剂量的放射和/或至少一种化疗剂，
其中给予有效剂量的CONP降低向患者给予的放射和/或至少一种化疗剂的毒性。
在另一个方面中，本发明提供了一种降低向患者给予的有效治疗癌症所需的放射和/或至少一种化疗剂的剂量的方法，包括
(i)向该患者给予有效量的CONP，
(ii)给予一定剂量的放射和/或至少一种化疗剂，
其中给予有效剂量的CONP降低向患者给予的有效治疗癌症所需的放射和/或至少一种化疗剂的剂量。
在一个方面中，该方法允许放射或化疗剂量少于没有CONP的现有护理标准或用以治疗肿瘤的有效量。在各种实施方式中，放射或化疗的剂量为(i)在没有CONP时的现有治疗标准中使用的剂量或(ii)在没有CONP时治疗肿瘤的有效剂量的约1％至90％、或约1％至80％、或约1％至70％、或约1％至60％、或约1％至50％、或约1％至40％、或约1％至30％、或约1％至20％、或约1％至10％。
在其他实施方式中，放射或化疗的剂量为约10％至90％、或约20％至80％、或约30％至70％、或约40％至60％、或约10％至50％、或约10％至30％、或约50％至90％、或约70％至90％。
在一个实施方式中，由于使用给予的CONP对患者癌症治疗的抗癌有效性，可给予比护理标准更低剂量的第二癌症化疗剂来治疗癌症患者中的癌症。
在一个实施方式中，在给予纳米颗粒和/或放射之前给予化疗剂。
在另一个实施方式中，在给予纳米颗粒和/或放射的同时给予化疗剂。
在另一个实施方式中，在给予纳米颗粒和/或放射之后给予化疗剂。
在另一个实施方式中，可以约1纳克/千克患者体重至约5毫克/千克患者体重；或约1纳克/千克患者体重至约5毫克/千克患者体重；或约1纳克/千克患者体重至约5毫克/千克患者体重；或约10纳克/千克患者体重至约0.5毫克/千克患者体重；或约20纳克/千克患者体重至约100微克/千克患者体重；或约10纳克/千克患者体重至约10微克/千克患者体重的剂量向患者给予CONP。
CONP和另一种化疗剂或其他物质的给药途径可以是任意已知途径，包括口服、静脉内、局部、皮下、肌内、腹膜内、尿道内、膀胱中，通过任意导管或插管方式达到患者中的细胞区域或组织区域。其他给药途径包括注射、鞘内、脑脊液内、支气管内、鼻内、玻璃体腔、肿瘤内、淋巴系统内、淋巴结内、供给肿瘤的动脉内、神经鞘内、心内、肺、直肠、子宫内、引导、通过吸入器、通过透皮贴片、或通过使用任何前述给药途径的泵。
在示例性实施方式中，CONP以包含氧化铈纳米颗粒和药学上可接受的运载体、载剂或稀释剂的药物组合物提供。
在示例性实施方式中，CONP组合物可配制适于任何递送途径，包括但不限于，口服、静脉内、局部、皮下、肌内、腹膜内、尿道内、膀胱内、通过任意导管或插管到达患者的细胞区域或组织区域。最有效的给药途径和剂量方案取决于治疗下的癌症的位置、程度或类型、患者的健康和对治疗的响应以及主治医师的判断。
在一个实施方式中，CONP组合物是局部组合物。适用于局部给药的制剂包括适用于透过皮肤到达需要治疗部位的液体或半液体制剂，例如搽剂，洗剂，乳膏，软膏或糊剂，以及适用于眼、耳或鼻给药的滴剂和乳液。
当配制成局部组合物时，可通过施加到患者皮肤区域来给予CONP。制剂优选在待治疗区域处或周围给予。
在一个实施方式中，用于保护受放射治疗的乳腺癌患者的正常皮肤和组织的CONP的优选给药途径是局部给予CONP。
在一个具体实施方式中，局部组合物包含CONP、表面活性剂、油和水。
术语“表面活性剂”是指辅助形成乳液的物质，并且包括乳化剂、去污剂和其他表面活性剂。适于使用的表面活性剂包括已经用于药物制剂的任何类型的表面活性剂，包括但不限于，阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性表面活性剂。阴离子表面活性剂的示例包括但不限于，月桂基硫酸铵、月桂基硫酸钠、月桂醇聚醚硫酸铵、月桂醇聚醚硫酸钠、烷基甘油醚磺酸钠、月桂基硫酸三乙基胺、月桂醇聚醚硫酸三乙基胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂醇聚醚硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸单乙醇胺、月桂醇聚醚硫酸单乙醇胺、月桂基硫酸二乙醇胺、月桂醇聚醚硫酸二乙醇胺、月桂酸单甘油酯硫酸钠、月桂基硫酸钾、月桂醇聚醚硫酸钾、月桂基肌氨酸钠、月桂酰肌氨酸钠、月桂基肌氨酸、椰油酰肌氨酸、椰油酰硫酸铵、月桂酰硫酸铵、椰油酰硫酸钠、月桂酰硫酸钠、椰油酰硫酸钾、月桂基硫酸钾、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、椰油酰硫酸单乙醇胺、月桂基硫酸单乙醇胺、十三烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、椰子烷基三乙醇醚硫酸的钠盐和铵盐；牛油烷基三乙醇醚硫酸盐、牛油烷基六氧基亚乙基硫酸盐、N-十八烷基磺基琥珀酸二钠、月桂基磺基琥珀酸二钠、月桂基磺基琥珀酸二钠、N-(1，2-二羧基乙基)-N-十八烷基磺基琥珀酸四钠、磺基琥珀酸钠的二戊基酯、磺基琥珀酸的二己基酯、磺基琥珀酸钠的二辛基酯、多库酯钠、及其组合。
非离子表面活性剂的示例包括，但不限于，聚氧乙烯脂肪酸酯、去水山梨糖醇酯、辛酸十六烷基酯、椰油酰胺DEA、椰油酰胺MEA、椰油酰胺基丙基二甲基胺氧化物、椰子脂肪酸二乙醇酰胺、椰子脂肪酸单乙醇酰胺、二甘油基二异硬脂酸酯、二甘油基单异硬脂酸酯、二甘油基单月桂酸酯、二甘油基单油酸酯、二硬脂酸乙二醇酯、单硬脂酸乙二醇酯、乙氧基化蓖麻油、单异硬脂酸甘油酯、单月桂酸甘油酯、单肉豆蔻酸甘油酯、单油酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、三辛酸/辛酸甘油酯、三异硬脂酸甘油酯、三油酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、硬脂酸异辛基酯、月桂酰胺DEA、月桂酸二乙醇酰胺、月桂酸单乙醇酰胺、月桂酸/肉豆蔻酸二乙醇酰胺、月桂基二甲基胺氧化物、月桂基/肉豆蔻基酰胺DEA、月桂基/肉豆蔻基二甲基胺氧化物、甲基糖苷聚醚、甲基葡萄糖倍半硬脂酸酯、油酰胺DEA、PEG-二硬脂酸酯、聚氧乙烯丁基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯月桂基胺、聚氧乙烯月桂基酯、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯油胺、聚氧乙烯油酰基十六烷基醚、聚氧乙烯油酰基酯、聚氧乙烯油酰基醚、聚氧乙烯十八烷基胺、聚氧乙烯硬脂酰基酯、聚氧乙烯硬脂酰基醚、聚氧乙烯牛油胺、聚氧乙烯十三烷基醚、聚丙二醇单硬脂酸酯、失水山梨糖醇单月桂酸酯、失水山梨糖醇单油酸酯、失水山梨糖醇单棕榈酸酯、失水山梨糖醇单硬脂酸酯、失水山梨糖醇倍半油酸酯、失水山梨糖醇三油酸酯、硬脂酰胺DEA、硬脂酸二乙醇酰胺、硬脂酸单乙醇酰胺、月桂醇聚醚-4、及其组合。
两性表面活性剂的示例包括，但不限于，N-十二烷基--丙氨酸钠、N-月桂基--亚氨基二丙酸钠、肉豆蔻酰两性基乙酸酯、月桂基甜菜碱、月桂基磺基甜菜碱、3-十二烷基-氨基丙酸钠、3-十二烷基氨基丙磺酸钠、月桂基两性乙酸二钠、椰油酰二甲基羧甲基甜菜碱、椰油酰胺基丙基甜菜碱、椰油酰甜菜碱、月桂基酰胺基丙基甜菜碱、油酰甜菜碱、月桂基二甲基羧甲基甜菜碱、月桂基二甲基α羧甲基甜菜碱、十六烷基二甲基羧甲基甜菜碱、月桂基双-(2-羟乙基)羧甲基甜菜碱、硬脂酰双-(2-羟丙基)羧甲基甜菜碱、油酰基二甲基γ-羧丙基甜菜碱、月桂基双-(2-羟丙基)α-羧乙基甜菜碱、油酰基胺丙基甜菜碱、可卡(coca)二甲基磺基丙基甜菜碱、硬脂基二甲基磺基丙基甜菜碱、月桂基二甲基磺基乙基甜菜碱、月桂基双-(2-羟乙基)磺基丙基甜菜碱、及其组合。
阳离子表面活性剂的示例包括，但不限于，二十二烷基三甲基氯化铵、双(酰氧基乙基)羟乙基甲基甲基硫酸铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、椰油酰胺丙胺氧化物、二硬脂基二甲基氯化铵、二牛油二甲基氯化铵、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、劳拉氯铵、月桂基二甲基胺氧化物、月桂基二甲基苄基氯化铵、月桂基聚氧乙烯基二甲基胺氧化物、月桂基三甲基氯化铵、月桂基三甲基氯化铵、甲基-1-油酰胺乙基-2-油酰基甲基硫酸咪唑鎓、甲基吡啶苄基氯化铵、聚季铵盐、司拉氯铵、硬脂基二甲基苄基氯化铵、硬脂基二甲基氯化铵、三甲基甘氨酸、及其组合。
合适的油是生理上可接受的，并且包括，但不限于：简单脂质、衍生脂质、来自天然植物油和脂肪的复合脂质、动物油和脂肪、和矿物油，或其混合物。
其他可包括的合适赋形剂包括，例如，抗氧化剂、UV吸收剂、自由基清除剂、螯合剂、维生素和其衍生物、磨料、收敛剂、香料、结构化试剂、乳化剂、增溶剂、缓冲剂、增稠剂、pH调节剂、颜料或着色剂、和防腐剂。可使用防腐剂来防止真菌和其他微生物的生长。合适的防腐剂包括但不限于：苯甲酸、对羟基苯甲酸丁酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、苯甲酸钠、丙酸钠、苯甲烃氯铵、苄索氯铵、苯甲醇、西吡氯铵、氯丁醇、苯酚、苯乙基醇、硫柳汞、及其组合。在示例性实施方式中，将局部组合物包装成单次使用剂量。
在一个实施方式中，CONP的优选给药途径是通过静脉内给药。
在一个实施方式中，用于保护受放射治疗的胰腺癌患者的正常组织的CONP的优选给药途径是静脉内给予CONP。
在一个具体实施方式中，将CONP配制成微乳液。在示例性实施方式中，微乳液是水包油微乳液。在示例性实施方式中，微乳液是油包水微乳液。
虽然没有具体限定组合物中包含的CONP的量，但是，例如，组合物中含有的CONP的量为整个制剂的约0.0001至约10重量％，或约0.001至1重量％，或约0.01至0.5重量％。
癌症治疗期间或给药之后，患者血浆中的氧化铈纳米颗粒的总浓度为约5纳摩尔至约200微摩尔，或约10纳摩尔至约100微摩尔，或约20纳摩尔至约10微摩尔。
在一个实施方式中，用本发明治疗的患者可经诊断患有胰腺癌、肺癌、乳腺癌、结肠癌、肝癌、皮肤癌、脑癌、骨癌、肾癌、卵巢癌、子宫癌、前列腺癌、或头部颈部癌。
在示例性实施方式中，通过本发明的方法治疗的癌症是实体瘤。合适的代表性非限制性实体瘤包括神经系统肿瘤、成视网膜细胞瘤、成神经细胞瘤、小儿肿瘤、肾癌、肾细胞腺癌、食管癌、肝细胞癌、胰胆管肿瘤、腺癌、胰岛细胞瘤、结直肠癌、宫颈癌、肛门癌、子宫癌、生殖道癌、泌尿道癌、输尿管癌、膀胱癌、生殖细胞瘤、睾丸生殖细胞瘤、卵巢生殖细胞瘤、卵巢癌、卵巢上皮癌、未知原发性癌症、人免疫缺陷相关恶性肿瘤、卡波济(Kaposi)肉瘤、淋巴瘤、白血病、恶性黑素瘤、肉瘤、内分泌肿瘤、甲状腺肿瘤、间皮瘤、或其他胸腔肿瘤、腹腔肿瘤、神经内分泌肿瘤或两性肿瘤。
患者血浆中的氧化铈纳米颗粒(CONP)的总浓度定义为血浆蛋白质结合CONP加上游离的血浆CONP浓度。
1.治疗方案
使用常规方法和装置以适当分割的合适剂量给予放射治疗以向需要治疗的区域提供合适剂量的放射。
在几周过程中，在每天治疗阶段，患者通常接受外束放射治疗。治疗阶段的数量取决于许多因素，包括将给予的总放射剂量。
对于向淋巴结区域或诸如乳腺的区域的外部放射，患者可每天、5天、一周、3-7周一次接受治疗。例如，治疗乳腺癌中的内部放射通常每天给予2次，持续1周。外部部分乳腺放射在使用时，每天给予2次，持续1周。对于治疗癌症已经扩散的区域，一般每天治疗持续2-3周。
可通过任意常规给药途径，例如，通过本文所述的那些途径来给予化疗剂。本领域技术人员已知确定化疗给予的剂量和方案的方法。
根据待给予的药物，存在确定化疗剂量的不同方式。总剂量可基于患者的体重(以千克计)，而一些化疗剂量将基于体表面积(BSA)确定，医生使用身高和体重来计算体表面积。
通常以规律的间隔或周期给予化疗。周期可包括一种或多种药物的剂量之后，几天或几周不施加治疗，以允许正常细胞从药物副作用中恢复。剂量可在连续特定天数给予，或者每隔一天给予持续数天，之后是静息期。一些药物在数天中连续给予时有最好的效果。
每周一次、每10天一次、或每2或3周一次的化疗治疗。
在多个实施方式中，化疗的过程是X个周期的化疗，约每Y天给予各周期。
其中X选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、或超过10个周期，并且Y选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、14、或21天。
例如，但非限制性，提供了以下化疗和放射的建议方案：
示例方案：
化疗剂1-第1周、第5周的周一静脉给予
化疗剂2-第1周、第3周的周二-周五口服给予
放射治疗-第1周、第2周、第3周、第4周、第5周、第6周的周五给予。
实施例
实施例1：使用氧化铈纳米颗粒与放射治疗组合治疗胰腺癌细胞
在本发明的一些实施方式中，CONP是非团聚的尺寸定为3-5纳米的晶体，其可通过本领域已知的微乳液工艺制备。
图1和2显示了在用放射处理的L3.6pl人胰腺癌细胞上存在氧化铈纳米颗粒的结果。白色柱表示未经辐照的细胞，而灰色柱表示经12Gy辐照的细胞。在放射暴露后24小时(图1)和48小时(图2)进行MTT试验(比色细胞活力试验)以确定CONP的放射保护和/或细胞毒性。25至200μM浓度的CONP增加了细胞培养中的胰腺癌细胞的放射诱导的死亡。200μMCONP的细胞毒性在放射暴露后48小时(图2)比24小时(图2)更明显。
通过将细胞接种到白壁96孔板(20000/孔)中过夜，来进行对正常胰腺细胞(hTERTHPNE细胞系)(图3)和胰腺癌细胞系L3.6PL(图4)中放射诱导的细胞死亡的研究。在24小时后，一些细胞用盐水载剂处理，并且一些细胞用含有10nM CONP的纳米溶液处理，并回到5％CO2，37℃下的孵育，持续24小时。在孵育之后，用20Gy单剂量辐照一些板，并且板回到孵育器中。48小时后，通过使用ATP发光试验来评价细胞增殖。在正常细胞的20Gy对照中观察到增加的细胞死亡，而在CONP存在下显示放射保护。
图5和6显示CONP对Panc-1人胰腺癌细胞的放射保护和/或细胞毒性作用。进行的试验是24小时(图5)和48小时(图6)处的MTT试验。在放射存在和不存在的情况中，发现所有浓度的CONP对Panc-1细胞都是有细胞毒性的。在24小时处没有明显增强的放射诱导的死亡，但在48小时处有增强的放射诱导的死亡。因此，人胰腺癌细胞上的CONP没有针对放射诱导的死亡的保护。
图7是显示对L3.6pl人胰腺癌细胞的48小时细胞计数结果，以确定CeO2的细胞毒性的图。发现在15mM和150nM之间细胞毒性的诱导中没有显著差异。在MCF-7人乳腺癌细胞系中观察到相同的结果。
另一个实验研究了CONP对经辐照的其中注射了人胰腺癌细胞的裸小鼠的作用。小鼠用100ul的15nM(0.00001mg/kg)CeO2每周静脉内注射2次，并且用5Gy的分割剂量每周辐照1次持续6周。图8是该实验的结果图，显示仅放射处理并不在6周的放射治疗(总共35Gy)之后降低胰腺肿瘤重量。在放射存在下，与放射治疗的小鼠相比，CONP-治疗的小鼠肿瘤重量降低37％。
在相似的实验中(图9)，针对肿瘤体积研究了CONP对经辐照的其中注射了人胰腺癌细胞的裸小鼠的作用。同样，小鼠用100ul的15nM(0.00001mg/kg)CONP每周静脉内注射2次，并且用5Gy的分割剂量每周辐照1次持续6周。发现仅放射处理在6周的放射治疗(总共35Gy)之后减小了胰腺肿瘤体积，并且CONP作为单独试剂减小了胰腺肿瘤体积。在放射存在下，与放射治疗的小鼠相比，CONP-治疗的小鼠肿瘤体积降低50％。
表2含有电离放射和氧化铈纳米颗粒(CONP)对原位植入的L3.6pl胰腺癌细胞治疗结果的数据。
L3.6pl人胰腺癌细胞(1x10O)注射到裸小鼠的胰腺中。10天后，用载剂溶液、每周一次5Gy电离放射(30Gy)、每周2次腹膜内15nM CONP、以及每周一次5Gy电离放射(30Gy)和每周2次腹膜内15nM氧化铈NP的组合治疗小鼠组。在第45天处死所有小鼠。
阳性小鼠数量/注射小鼠数量。
与对照相比，P＜0.005。
与对照相比，P＜0.01。
图10A和10B是仅放射(图10A)和放射加CONP(图10B)的胰腺肿瘤组织的组织切片的复制图。在此，显示CONP使肿瘤细胞针对放射治疗敏化并且同时保护正常组织。图10A显示由非功能性胰腺组织包围的经辐照的胰腺肿瘤。图10B显示由功能正常胰腺组织包围的经辐照的胰腺肿瘤。图11是氧化铈注射对非荷瘤的裸小鼠存活率的作用的图。如上所述，小鼠用100ul的15nM(0.00001mg/kg)CONP每周静脉内注射2次，并且用5Gy的分割剂量每周辐照1次持续7周。在此，显示小鼠充分耐受CONP，并且在CONP-治疗组中没有观察到有害影响。发现接受仅放射处理的小鼠(曲线b)死于放射诱导的死亡，但是所有CONP-治疗的小鼠(曲线c和d)在放射治疗中存活。还进行了缺氧实验，因为已知CONP在低氧环境中起到氧缓冲剂的作用。肿瘤本就是缺氧的；因此，肿瘤中的缺氧微环境使得肿瘤对放射治疗有抗性，因为氧对于产生超氧化物自由基而言是必需的。对于该研究，L3.6pl胰腺癌细胞暴露于缺氧环境持续5小时，并且在缺氧诱导后2小时和24小时提取mRNA。HIF 1a(图12)和HIF 2a(图13)的RT-PCR结果证明用CeO2(CONP)处理的细胞在缺氧暴露后24小时保持其基线mRNA水平。图13下方显示了Western印迹试验的结果，以证明相同量的蛋白质加载到凝胶上，并且因此，测量的HIF变化反映了氧化铈纳米颗粒(CONP)而非上样的作用。假设CONP能够使肿瘤微环境氧化，从而增加肿瘤放射敏感性。HIF 1a和HIF 2a在缺氧条件下在细胞中过表达，并且是血管发育中的重要转录因子。也已知缺氧很大程度上导致几大类人类疾病病理学，包括心肌和脑缺血、癌症、肺动脉高血压、先天性心脏病、和慢性阻塞性肺病。
图14和15是氧化铈对辐照后24小时(图14)和48小时(图15)的L3.6pl人胰腺癌细胞的VEGF产生的作用的图。在该研究中，从细胞培养上清中确定VEGF浓度，并且发现CONP在未辐照(对照)和经辐照细胞中都稍稍增加了VEGF浓度。还发现12Gy放射在载剂对照中增加了VEGF产生，并且CONP消除了放射伤害后的VEGF生成。
实施例2：使用氧化铈纳米颗粒与放射疗法组合处理肺癌细胞
图16中显示了CONP对A549人肺癌细胞的作用。进行48小时细胞计数试验以测定细胞毒性，结果表明，在高浓度下，CONP以剂量依赖的方式对该细胞系有细胞毒性。图17也显示了对经辐照的A549人肺癌细胞的48小时细胞计数研究的结果。在此，显示对于这些细胞CONP的作用在15uM处最显著，并且CONP以剂量依赖的方式增加了放射诱导的死亡。另外，图18还显示了CONP对经辐照的A549人肺癌细胞的作用。48小时研究包括测试细胞培养上清的LOH存在，其监测细胞死亡。同样，如图18所示，在存在放射的情况下，发现15uM CONP是最有效的浓度。
图19和20中显示了原位肺癌模型，其中Nu/Nu小鼠中的肿瘤结节数量(图19)和全肺重量(图20)针对有和没有放射，以及有和没有CONP的条件进行作图。可以看到在氧化铈纳米颗粒(CONP)存在下，肿瘤结节数量显著减少。
肺癌放射治疗的另一种有害影响是肺炎，肺组织的炎症。进行体外(使用正常肺成纤维细胞CCL135细胞)和体内(使用无胸腺裸小鼠肺组织)实验来测试CONP在放射保护肺组织中的功效。
对于体外研究，细胞用短时接触0.25％胰蛋白酶和0.02％EOTA进行胰蛋白酶消化，并且20000个细胞递送到达氏极限必需培养基(OMEM)中的96孔板中，其补充10％胎牛血清。在第一组研究中，细胞暴露于0、5、10、15、20、25、30Gy的放射持续48小时。在160-kV细胞培养物和来自Kimtron公司(Kimtron Inc.)(康涅狄格州伍德伯里)的小动物辐照器(放射机)上进行放射。通过测量存在的ATP的量来确定细胞活力，其信号表示代谢活性细胞的存在(图21A)。使用CellTiter-Glo发光细胞活力试验(威斯康辛州麦迪逊的普洛麦格公司(Promega，Madison，WI))测量ATP。在用CellTiter-Glo试验测量的发光和培养中的细胞数量之间存在直接关系；因此，ATP的量直接与存在的细胞数量成比例。由发光计测量发光(RLU)。
在下一组实验中，细胞用预定最优浓度的10nM CONP处理并且暴露于单剂量放射(20Gy)。48小时后，通过使用CellTiter-Glo发光细胞活力试验(威斯康辛州麦迪逊的普洛麦格公司)测量存在的ATP的量测定细胞活力(图21B)。另外，通过胱冬酶-Glo 3/7试验(威斯康辛州麦迪逊的普洛麦格公司)测量胱冬酶3/7活性的量(图21C)，并且发光的量与胱冬酶3/7活性成比例。
对于体内试验，无胸腺裸小鼠饲养在无特定病原体(SPF)癌症研究院动物设施中，其超过动物护理的国家要求，有2个常规小鼠室、2个裸小鼠室、和1个隔离室。使用IC160X-射线细胞培养物和位于动物设施内的小动物辐照系统(美国康涅狄格州伍德伯里的Kimtron公司)给予放射。在放射后9周，处死小鼠并且收获肺并加工用于苏木精和曙红(H&E)染色。对于免疫组化和苏木精和曙红过程，肿瘤组织的一部分经甲醛固定和石蜡包埋，并且另一部分包埋在OCT化合物(印第安纳州爱克哈特的密尔公司(Miles，Inc.，Elkhart，IN))中，在液氮中快速冷冻，并且储存在-200℃下用于切片。在滤波器轮上装配窄带通滤波器的落射荧光显微镜(纽约州霍索恩市的鲁德儿电子产品公司(Ludl ElectronicProducts，Hawthorne，NY))上用20倍物镜进行免疫荧光显微镜检。
为了获得图21A-21C中给出的结果，正常肺成纤维细胞(CCL 135)暴露于增加剂量(5、10、15、20、25、30Gy)的放射。通过对存在的ATP进行定量来测量细胞活力，其信号表示代谢活性细胞的存在。如预期的那样，结果显示正常细胞活力中剂量依赖的降低(图21A)。
在下一组实验中，测量了CONP对于正常细胞针对放射诱导的细胞损伤的保护效果。正常肺成纤维细胞CCL 135细胞用预定最优浓度的10nM CONP处理并且暴露于单剂量放射(20Gy)。结果显示，当以单一治疗形式给予放射时，由CellTiter-Glo发光细胞活力试验(其信号表示代谢活性细胞的存在)测量的培养中活性细胞的数量显著减少。然而，当在放射前24小时给予CONP时，CONP显著保护正常肺成纤维细胞免于放射诱导的细胞死亡(图21B)。
在后续实验中，正常肺成纤维细胞CCI 135细胞用10nM浓度的CONP处理并且暴露于单剂量放射(20Gy)。
48小时后，测量胱冬酶3/7活性(其信号表示凋亡的存在)(图21C)。当以单一治疗给予放射(20Gy)时，与对照细胞(无放射)相比，胱冬酶3/7活性水平显著增加。然而，与对照细胞相比，并且与仅暴露于CONP或放射相比，在CONP存在下，暴露于放射的正常细胞受到明显保护，并且胱冬酶3/7活性显著降低(图21C)。
放射肺炎和后续肺纤维化可能会显著降低暴露于放射的人的生活质量。因此，在另一组实验中，建立了放射诱导的肺炎的鼠模型。向非荷瘤的无胸腺裸小鼠的胸腹侧区给予单剂放射(对照，图22A；12Gy，图238；15Gy，图22C；和18Gy，图220)。放射后9周，处死小鼠并且收获肺并加工用于苏木精和曙红(H&E)染色。结果显示，已经开发了成功的放射诱导肺炎的鼠模型，并且组织学分析显示在接受15和18Gy放射的那些小鼠的肺中建立的肺炎(图22C和22D)。
在向活动物给予纳米颗粒并评价CONP的放射保护活性的尝试中，测量了非荷瘤无胸腺裸小鼠的存活。在有或没有每周2次静脉内(i.v.)注射CeO2或放射前30分钟腹膜内(i.p.)注射氨磷汀下，非荷瘤无胸腺裸小鼠暴露于分割剂量的30Gy放射(每周给予5Gy)。氨磷汀是自由基清除剂。裸小鼠(25g)被随机分成以下组：(1)每周静脉内注射盐水(n＝10，对照组)；(2)每周三次给予5Gy放射(n＝10)；(3)每周2次静脉内注射15nM(0.00001mg/kg)CONP(n＝5)；(4)每周三次腹膜内注射150mg/kg氨磷汀(n＝5)；(5)给予放射与每周2次静脉内注射CONP的组合(n＝10)；和(6)给予放射与放射前30分钟氨磷汀腹膜内注射的组合(n＝10)。治疗持续2周，总放射剂量30Gy。仅在小鼠变得濒死或实验结束时处死它们并进行尸检。贯穿实验测量各小鼠的体重和死亡率，并且测定中值和百分比存活，如图22E所示。
结果显示，无胸腺裸小鼠良好耐受CONP并且保护小鼠免于放射相关死亡。所有对照小鼠存活至207天的结束日。有趣的是，80％的仅用CONP治疗的小鼠在207天的结束日时是活着的。在用仅放射、仅氨磷汀、放射和CONP的组合、或放射和氨磷汀的组合治疗之后，中值存活时间分别是132、119、210和81天(对照对比放射，P＜0.019；对照对比CeO2，P＜0.66；对照对比氨磷汀，P＜0.0370；放射对比放射和CONP，P＜0.0041；放射对比放射和氨磷汀，P＜0.0432)。
氨磷汀对于小鼠是高度毒性的，如在中值存活时间上的显著差异所示(与对照小鼠相比)。总之，这些结果表明小鼠良好耐受CONP纳米颗粒并且具有相对氨磷汀的显著优势。
为了确定放射诱导的肺炎的程度，收获肺并经处理用于组织学和H&E染色(图23A-23D)，并且使用Masson三色染色法染色测量指示慢性肺部病症的纤维化和胶原沉积的量(图23E-23H)。条件包括对照(图23A，23E)，仅放射(图238，23F)，放射加CONP(图23C，23G)，和放射加氨磷汀(图230，23H)。
来自对照组中小鼠的肺(仅放射，图238)显示可见的肺炎，和广泛的巨噬细胞浸润，其中来组接受CONP的经辐照的小鼠的肺没有显示肺炎并且显示正常(图23C)。
在使用Masson三色染色法染色的实验中，免疫组化分析显示纤维化和胶原沉积在给予仅放射这些小鼠和给予氨磷汀预治疗的小鼠的经辐照的肺中是共同的(图23H)。此外，与人慢性肺病中看到的较老的更多交联的胶原的更深蓝的染色相比，由于暗蓝染色，免疫组化分析显示胶原沉积是相对较近期的。相反，在正常肺(对照，图23E)或用CONP治疗的小鼠的经辐照的肺(图23G)中没有观察到明显的三色染色法染色。
图24显示了微米尺寸和合成氧化铈纳米颗粒(CONP)的比较Ce 3d x-射线光电子谱(XPS)。XPS显示了与微米尺寸的氧化铈纳米颗粒相比，CONP中高浓度的Ce+3。在882.1和886eV处的峰对应于Ce+4和Ce+3峰。918eV处的峰对应于指示Ce+4峰存在的卫星峰。
图24的插图B是合成CONP(纳米颗粒，CeO2纳米颗粒，氧化铈纳米颗粒)的高分辨透射电子显微(HRTEM)图像，其表明3-5纳米尺寸的粒度和萤石晶格结构。
已经显示CONP在正常肺成纤维细胞(CCL 135)细胞中赋予针对放射诱导的细胞损伤的保护，并且表明CONP是正常组织的有效放射保护剂。此外，经处理的动物似乎对CONP良好耐受，并且看上去保护无胸腺裸小鼠免于放射相关死亡，产生放射保护的新方法。
从上述结果中可以看出，CONP被小鼠良好耐受，并且对正常小鼠没有毒性。CONP也增强了放射诱导的癌细胞死亡，并且保护正常组织免受放射。此外，CONP加放射能控制/最小化转移指数。
本发明的一个实施方式是CONP的局部乳膏组合物。已设计多种组合物，其各自使用CONP的“纳米活性溶液”。如下制备局部CONP组合物：从12％w/v纳米颗粒(CONP)和2％w/vDaxad(一种基于甲基丙烯酸钠的表面活性剂)的批料形成浆液。该浆液与表2中所列的成分搅拌以形成光滑扩散的凝胶用于在皮肤上铺展。在这些组合物中，Carbopol是高度交联的丙烯酸；吐温80是聚山梨酯80，并且椰子油是全油的组分，其中去除了长链脂肪酸，使得仅保留中等链的饱和脂肪酸。在1380G下进行15分钟的离心。
表3中的样品9的组合物具有高粘度和良好“皮肤感”，如在人皮肤上均匀扩散时所观察到。该组合物也具有良好稳定性和中等pH。该组合物是水和油相的乳液。油相包含红花油和分馏椰子油，两者都在室温下与可可油和乳化蜡一起是液相的，后两者在室温下是固相的。油相组分经加热以液化。甘油和二氧化铈纳米活性溶液的水相也加热至35℃。向水相中加入油相并且用刮刀混合。搅拌溶液持续约5分钟以产生乳液并且确保相在发生冷却时不分离。一种用于保护受放射治疗的乳腺癌患者的正常皮肤和组织的CONP的优选给药途径是局部给予CONP。这种情况中CONP的局部制剂可以是上述的水-油乳液。
初步研究表明，这些纳米颗粒可以是治疗性再生材料，其可消除导致放射诱导的细胞损伤的活性氧物质(ROS)。当生物系统处于高能暴露下时，如在长期太空探索和太空船外活动时，宇航员暴露于多种来源的氧化胁迫，包括放射、太空船外活性期间升高的氧暴露、以及物理和生理胁迫。当产生高水平的ROS时，可破坏细胞组分。这些ROS可被生物系统用作针对微生物的防御机制并且在发育、应激响应和程序性细胞死亡中可起到信号转导以及转录剂的作用。氧化应激从过量ROS或自由基的强细胞氧化电势产生。另外，升高水平的氧化损伤与增加的白内障、心血管疾病和癌症的风险相关。因此，提出的放射保护研究的潜在益处在于多水平上的巨大显著性，其中之一是对人生活的潜在影响。本发明设计全世界暴露于放射环境的人的生活质量和健康，诸如但不限于，暴露于特定放射的NASA宇航员；在战斗、恐怖事件、或职业暴露中暴露于放射的军人和平民；和接受癌症放射治疗的患者。
实施例3：使用氧化铈纳米颗粒以增加胰腺癌细胞对放射的敏感性
另外，确定在最优生物剂量下消除自由基的氧化铈颗粒(CONP)是否使胰腺癌细胞针对放射敏化。放射诱导的H2O2产生在＜10或＝10uM CONP存在下显著增加，而H2O2的产生在＞20μM(0.013mg/kg)CONP存在下显著减少。放射诱导的ROS产生在CONP预处理的L3.6pl癌细胞中增加，这与和仅放射相比细胞活力和克隆原性的显著降低相关。相反，ROS在正常hTERT-HPNE细胞中降低，没有影响细胞活力。与仅放射相比，用组合治疗治疗的小鼠中，胰腺肿瘤的体积减少48％。免疫组化分析显示，组合疗法产生了显著增加的肿瘤细胞凋亡。综上所述，我们的结果显示CONP使癌细胞针对放射敏化，并且可提供用于治疗人胰腺癌的新放射敏化剂。
参考图25A和258所示，CONP选择性增加胰腺癌细胞中RT诱导的ROS。参考A，在用CONP预孵育的hTERT-HPNE和L3.6pl细胞中，CONP增加了胰腺癌细胞(L3.6pl)中的ROS产生，持续至24小时，而瞬时降低正常胰腺细胞(HPNE)中的ROS产生。如B中所示，在放射后添加的CONP并没有影响L3.6pl细胞中ROS产生，但是瞬时降低了HPNE细胞中的ROS产生。另外，图25C和250显示来自图25A和258的结果经定量和作图以显示ROS水平变化。
图26A-26D显示CONP在体外选择性地使胰腺癌细胞针对放射敏化。A.用10μM(0.0067mg/kg)CONP预处理L3.6pl细胞使得放射诱导的细胞活力降低增加1.7倍。B用10μM(0.0067mg/kg)CONP预处理正常胰腺细胞(HPNE)对放射诱导的细胞活力降低没有显著影响。C.用10μM(0.0067mg/kg)CONP预处理L3.6pl细胞使得辐照诱导的集落形成降低2.4倍。D.图26C的结果经定量和作图以显示集落形成的变化。
图27显示了CONP驱动放射诱导的体内凋亡。从小鼠收集的组织切片上H&E和TUNEL染色显示CONP和，甚至更显著的，组合(CONP和RT)治疗增加了结束时当设诱导的凋亡的量和存在的正常组织的量。
详细解剖显示所有小鼠在胰腺中有肿瘤。表4中总结的数据显示，与仅放射处理相比，CONP与放射的组合在肿瘤重量上产生了最大的减少(分别是1.31g和0.97g；P＜0.005)。与对照小鼠相比，体重在所有治疗组之间没有变化。在任何治疗组中都不存在可见的肝转移(解剖显微镜辅助下计数)。
如上所述，本发明的教导提出了通过使用氧化铈(CeO2)纳米颗粒保护正常组织免于放射诱导的损伤的新方法。已经测试了CeO2纳米颗粒(CONP)作为自由基清除剂赋予对促进产生自由基的化学、生物和放射损伤的保护的能力。这表明CeO2纳米颗粒的独特结构，相对于价数和氧缺陷，CONP被认为利用其抗氧化性质促进细胞寿命并降低毒性损伤，防止活性氧物质(ROS)积聚，并且从而防止凋亡响应和细胞死亡的激活。
实施例4：氧化铈纳米颗粒在保护唾液和皮肤组织免疫放射诱导的损伤中的用途
之前的工作已经在鼠模型中测试了CONP的安全性和赋予放射保护的能力。CONP在无胸腺裸小鼠中是充分耐受的并且似乎降低了肺炎的发生率。在本发明的内容中，假设CONP代表了保护唾液腺和皮肤组织免疫放射诱导的损伤的新方法并且测试了它们作为新放射保护化合物对头颈接受放射治疗的无胸腺裸小鼠的功效。
CONP合成和表征：
使用上述微乳液工艺来合成氧化铈纳米颗粒。通过高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)来检验合成的氧化铈以确定单个颗粒和团聚物尺寸。合成的纳米颗粒的生理化学性质示于图28A-28C。图28A显示了纳米二氧化铈(CONP)的HRTEM图像，显示3-5nm的CeO2纳米颗粒尺寸范围，在插入的纳米颗粒的高放大图像中。图288显示了萤石晶体结构的SEAD图案，其中A、B、C和D分别对应于不同晶格111、200、220和311。图28A和28C一起显示了尺寸范围为5纳米至约20纳米的CONP半径。
动物：雌性无胸腺裸小鼠(NCI-nu)购自国家癌症研究所(National CancerInstitute Frederick Cancer Research and Development Center)弗雷德里克癌症研究和发展中心(马里兰州弗雷德里克)的动物生产区。无胸腺裸小鼠饲养并维持在癌症研究所的美国实验动物评估和认证委员会(AAALAC)认证的动物设施中，其超过动物护理的国家要求，有2个常规小鼠室，2个裸小鼠室和1个隔离室。该研究的动物使用得到MD Anderson癌症中心奥兰多实验动物管理与使用委员会(IACUC)的批准，IACUC方案编号09.06.01。当小鼠为8-12周龄时，按照机构准则使用它们。
无胸腺裸小鼠的头颈区的放射和CONP治疗：
采用IC160X-射线辐照系统(美国康涅狄格州伍德伯里的Kimtron公司)来辐照小鼠的头颈区。动物被麻醉并且在放射焦点下置于仰卧位。使用在18.5mA下以2.74Gy/秒速率运行的160kV X-射线发生器单元在室温下进行辐照。如之前所述，通过腹膜内(i.p.)注射在100μL盐水中递送CeO2纳米颗粒。进行初步研究以表征头颈区的放射暴露对唾液流的作用。无胸腺小鼠被随机分成5组(N＝10/组)。1)无放射(对照组)；2)12.5Gy的单次放射剂量；3)15Gy的单次放射剂量；4)17.5Gy的单次放射剂量；5)20Gy的单次放射剂量。在放射完成后6周，进行唾液流量测定分析。
在后续实验中，无胸腺裸小鼠组经过2×3随机化。小鼠初步被随机分成2组(N＝30/组)：A)无放射(小鼠经麻醉并置于放射器中，但没有接受放射)；B)分割成6剂量(5Gy/剂量)的30Gy放射，在2周的疗程中每隔一天给予。然后，各组被随机分成3组(N＝10/组)：1)在放射前两周和放射治疗过程期间每两周腹膜内(i.p.)注射盐水(对照组)；2)在放射前两周和放射治疗过程期间每两周腹膜内注射15nM(0.00001mg/kg)CeO2纳米颗粒；3)在放射前两周和放射治疗过程期间每两周腹膜内注射15μM(0.01mg/kg)CeO2纳米颗粒。给予总共8次CeO2纳米颗粒注射；4次注射在放射前2周，并且4次注射在2周放射疗程期间(即，每周2次注射)。
放射诱导的损伤-评价标准：
在放射治疗后1、4、和12周，2名独立双盲研究者对放射诱导的皮炎和色素沉着过度按照国立癌症研究所(NCI)通用毒性标准(CTC v.3.0表3)进行分级。
麻醉：
在评价放射皮炎和唾液收集期间，小鼠通过腹膜内注射氯胺酮(100mg/ml)和赛拉嗪(20mg/ml)混合物(1μl/g体重)来麻醉。
唾液流量测定分析：
在第一组实验中，期间小鼠接受递增剂量的单次分割放射(12.5，15，17.5和20Gy)而没有给予纳米颗粒，在放射完成后6周处死小鼠。在下一组实验中，其中小鼠接受30Gy的分割放射(5Gy/剂量)与和没有纳米颗粒，小鼠在放射完成后90天终止。一旦被麻醉，对小鼠称重并且使用以2mg/kg体重皮下注射匹鲁卡品溶液(50mg/ml)来刺激唾液腺功能。唾液收集在匹鲁卡品给予后10分钟开始。动物以面部朝上的垂直位放置，并且将预称重的75-mm肝素化微红细胞比容毛细管(宾夕法尼亚州布鲁莫尔的德拉蒙德公司(Drummond，Broomall，PA))放入口腔中。全唾液收集10分钟，并且在重量上测定收集的唾液的量。
尸检操作和组织学研究：
在完成分析放射诱导的皮炎和刺激的唾液流之后，使用CO2腔室处死所有小鼠。记录处死后的动物体重。所有的组织尸检，对接受30Gy分割放射(即，有和没有15nM(0.00001mg/kg)和15μM(0.01mg/kg)CeO2纳米颗粒)的小鼠进行苏木精和曙红(H&E)以及TUNEL分析。从口腔和颈获得的式样包括舌头和相邻软组织、腮腺、舌下腺、颌下腺、和局部淋巴结。对于H&E染色，这些组织固定在甲醛中，包埋在石蜡中，并且在200μm下连续切片。
石蜡包埋的组织用于TUNEL染色。使用DeadEnd比色TUNEL系统(威斯康辛州麦迪逊的普洛麦格公司)来检测TUNEL-阳性细胞。
在Nikon E400显微镜(纽约州梅尔维尔的尼康仪器公司(Nikon Instruments，Melville，NY))上使用40倍物镜来进行免疫组化显微分析。使用常规过程来捕捉图像，其在Adobe Photoshop上进行处理。与MD Anderson-奥兰多的病理学团队合作进行组织学分析。在10个个体载片上用40倍物镜对每只动物的TUNEL表达免疫阳性细胞进行计数，并且计算平均值。
统计学分析：
放射诱导的皮炎和唾液流量测定实验一式三份进行并且数据表示为平均±SEM。使用斯氏t检验，等方差假设来进行统计学分析，并且基于双尾检验来计算P值。P值＜0.05时认为有统计学显著性。
结果包括：
放射诱导的口腔干燥模型验证：
无胸腺裸小鼠暴露于不同剂量的单次分割放射(12.5Gy，15Gy，17.5Gy或20Gy)并且进行唾液流量测定分析(图29A-29C)。结果显示唾液腺功能的剂量依赖性减少，这与在经过对头颈的放疗的人类患者中报道的临床观察一致。
图29A-29C显示了有和没有CONP的情况下，放射对唾液产生的作用。(图29A)在向头颈区单次分割放射(12.5Gy，15Gy，17.5Gy或20Gy)后6周对唾液腺功能的刺激的唾液流量测定分析。结果显示唾液腺功能的剂量依赖性减少，其中，在15-17.5Gy的单次分割放射之后，刺激的唾液流的减少最多。(图298)CONP保护放射暴露后唾液流的效果。结果证明，在接受30Gy/6次分割放射的对照组和接受30Gy/6次分割放射加上伴随的CONP治疗的小鼠之间在唾液流产生中有统计学显著的差异。(图29C)使用NCI不良事件通用术语(CTCAE v.3.0)的放射暴露后CONP对皮肤色素沉着过度的作用。用15nM(0.00001mg/kg)CONP治疗的小鼠证明较低的II级皮炎发生率(33.33％)和较高的I级皮炎发生率(66.67％)。相反，用15μM(0.01mg/kg)CONP治疗的小鼠具有相等的I级和II级色素沉着过度发生率(各自50％)。
在15-17.5Gy的单次分割放射之后观察到刺激的唾液流的最大减少。为了模拟临床上更相关的情况，设计了生物上等于该单次分割方法的分割的方案。通过一系列生物有效剂量(BED)计算[25]，5Gy的6次分割的30Gy用于后续实验。该方案对于急性效果具有45.0Gy10并且对于慢性效果具有80Gy3的BED，这与15-17.5Gy的单次分割放射方案的BED相比有利。
此外，6次分割的30Gy会导致足够的软组织影响和唾液腺功能障碍，使得能对CeO2纳米颗粒的放射保护性质进行充分的测试和评价。
在没有放射的情况下，氧化铈纳米颗粒对唾液腺功能的作用：
当与对照无纳米颗粒(盐水)比较时，对之前接触腹膜内注射15nM(0.00001mg/kg)和15μM(0.01mg/kg)的CONP的未经辐照的无胸腺裸小鼠的唾液流量测定分析并没有在10分钟内收集的平均唾液体积上产生统计学差异[盐水组对比15nM(0.00001mg/kg)组-p值：0.1007；盐水组对比15μM(0.01mg/kg)组-p值：0.9856；15nM(0.00001mg/kg)组对比15μM(0.01mg/kg)组-p值：0.1159]。虽然盐水对照组具有313μL/10分钟的平均体积，暴露于15nM(0.00001mg/kg)和15μM(0.01mg/kg)CeO2纳米颗粒的组分别具有286μL/10分钟和312μL/10分钟的平均体积。
氧化铈纳米颗粒对暴露于头颈区放射的无胸腺裸小鼠的作用：在放射暴露后12周，与“无纳米颗粒”辐照组相比，接受低浓度(15nM；0.00001mg/kg)或高浓度(15μM；0.01mg/kg)CONP的辐照组的唾液流产生增加。唾液流量测定分析证明，在接受30Gy/6次分割放射的对照组和用30Gy/6次分割放射治疗并接受伴随的CONP治疗的小鼠之间在唾液流产生中有统计学显著的差异。
当15nM(0.00001mg/kg)和15μM(0.01mg/kg)CONP辐照组与“无纳米颗粒”辐照对照组单独比较时，刺激的唾液流上有统计学显著差异，有利于15μM(0.01mg/kg)CeO2组(P值：0.0003，95％Cl：-128.0至-52.90)。
在用仅放射治疗的小鼠中观察到的所有皮肤色素沉着过度都被记录为II级。相比较而言，用15nM CONP治疗的小鼠证明较低的II级色素沉着过度生率(33.33％)和较高的I级色素沉着过度发生率(66.67％)。用15μM(0.01mg/kg)CeO2纳米颗粒治疗的小鼠具有相等的I级和II级色素沉着过度发生率(各自50％)。
在3级放射诱导的皮炎发生率与给予的CeO2纳米颗粒浓度之间观察到负相关(图30)。与无CONP对照相比，15μM(0.01mg/kg)CONP组中放射后1周的3级皮炎发生率降低(3级皮炎的发生率分别是100％对比10％)。在15nM CONP组中没有出现这种效果。此外，与对照“无纳米颗粒”辐照组相比时，暴露于放射和15nM(0.00001mg/kg)或15μM(0.01mg/kg)浓度CONP的动物显示更快速的放射皮炎消除。例如，在放射后12周，60％的放射前用15μM(0.01mg/kg)的CONP预处理的动物中观察到完全愈合，对比辐照对照组的10％(参见图30)。
在头颈区的放射后，氧化铈纳米颗粒(CONP)唾液腺实质细胞凋亡指数的作用：
独立分析腮腺、舌下腺和颌下腺并且使用TUNEL分析来确定腺泡细胞凋亡指数。我们的结果显示放射后个体腺凋亡指数的剂量依赖性降低，表明纳米颗粒的放射保护性(参见图31A和31B)。
图31A和31B显示了头颈区放射后氧化铈纳米颗粒对唾液腺实质细胞凋亡指数的作用。(图31A)放射诱导的唾液腺(腮腺、舌下腺和颌下腺)实质细胞凋亡。与没有用放射治疗的那些(2.2％)和接受15nM(0.00001mg/kg)或15μM(0.01mg/kg)CONP加放射的小鼠的腺(分别是5.32％和4.25％)相比，显示给予放射、没有CONP治疗的小鼠的腮腺的凋亡指数(22％)的增加。未经辐照的舌下腺的基线凋亡指数是1.87％，其在放射后增加至26％。用15nM(0.00001mg/kg)或15μM(0.01mg/kg)CONP预治疗导致放射后凋亡指数升高幅度分别降低至11.8％和7.2％。未经辐照的舌下腺的基线凋亡指数为0.2％。虽然放射将指数增加至12.2％，通过用CONP(15nM(0.00001mg/kg)或15μM(0.01mg/kg))预治疗，升高幅度分别降低至7.4％和2.6％。(图31B)对CONP与放射的组合对主要唾液腺影响的互补分析产生了与图31A所示相似的响应。
对CONP与放射组合对所有主要唾液腺的作用的互补分析产生了相似的响应。来自未辐照组的腺泡细胞的总凋亡指数基线是1.43％，而放射诱导的损伤将凋亡率增加至19.91％。同时，在用放射治疗后，两个(15nM和15μM；0.00001mg/kg和0.01mg/kg)CONP治疗组分别显示8.17％和4.67％的凋亡指数。统计学分析证明“无纳米颗粒”治疗组和15μM(0.01mg/kg)CeO2治疗组之间的显著差异(p值：0.0270，95％Cl：2.77至27.03)。最后，进行了接受纳米颗粒加放射的组合的组和对照组(即，“无纳米颗粒”“无放射”对照)之间的比较，以对与未使用的唾液组织相比放射保护免于凋亡性死亡的程度进行定量。接受放射的15μM(0.01mg/kg)CONP组与“无放射”“无纳米颗粒”对照组的凋亡指数的比较显示没有统计学差异(p值：0.1155，95％Cl：-8.534至1.378)。
在另一方面，没有接受放射的15μM(0.01mg/kg)CONP治疗组和未放射的“无纳米颗粒”对照组的凋亡指数显示它们之间没有统计学差异。这些结果表面，暴露于CeO2纳米颗粒并不导致对腺泡细胞的不良影响。
放射诱导的对唾液腺细胞结构损伤的H&E评价：
为了确定放射诱导的对唾液腺、舌头、局部淋巴结和来自颈的软组织的损伤程度，收获并处理这些组织用于H&E染色。来自经辐照对照组(仅放射)的小鼠的腺显示曾对其形态结构的可见损伤，具有广泛的巨噬细胞和淋巴细胞浸润。相反，来自接受15nM(0.00001mg/kg)(数据未显示)或15μM(0.01mg/kg)CONP的经辐照的小鼠的颈式样显示腺泡细胞空泡，但似乎保留了腺泡组织的总体形态和腺泡细胞核的数量(参见图32)。图32显示了放射诱导的对唾液腺实质细胞结构损伤的H&E分析。显示了使用对收获的未经辐照的唾液腺试样(A，D，G)[40倍放大]；用6次分割的30Gy辐照的腺试样(B，E)[40倍放大]；和用15μM(0.01mg/kg)的CONP预治疗并随后辐照的试样(C，F，I)[40倍放大]的苏木精和曙红染色的组织学评价。对腮腺的形态分析(组A：未治疗，未经辐照组[黄圈])证明在15μM(0.01mg/kg)的CONP辐照组(组C，黄圈)中保留浆液性腺泡结构，其与仅放射的试样(组B，黄圈)相反，其显示浆液性腺泡破坏(黄箭头)。舌下腺分析显示，与纤维化变化，一种在仅放射组(组E，黄圈)中看到的次于放射的损伤比较时，未治疗、未经辐照组和15μM(0.01mg/kg)的CONP经辐照组(组D和F，黄圈)的黏液性腺泡结构之间没有变化。虽然浆液性腺泡结构在颌下试样中保留，在仅放射组中有较高的炎性细胞发生率(黄圈)。同时，与未治疗、未经辐照对照组和15μM(0.01mg/kg)的CeO2经辐照组(组G和I，黄圈)相比，仅放射组(组H，黄圈)中小叶内导管的数量明显减少。
放射诱导的口腔干燥、皮炎、纤维化和粘膜炎是头部颈部癌放疗的常见且通常严重的并发症。目前，氨磷汀是唯一的临床使用试剂。不幸的是，其短半衰期、每天剂量要求、和成本已经成为头部颈部癌放疗期间广泛使用氨磷汀的障碍。结果，临床上仍然需要良好耐受的，简便的、长效的、且廉价的放射保护剂；仍然需要发现放射保护的“万灵药”。
之前的工作已经证明了CeO2纳米颗粒在超过50nM的浓度下向正常乳腺(CRL-8798)细胞但不向人乳腺癌(MCF-7)细胞提供放射保护的能力。该工作的延伸证明CeO2纳米颗粒保护胃肠道上皮免疫放射诱导的损伤。
该工作也表明CONP通过起到自由基清除剂的作用并且增加超氧化物歧化酶2的产生赋予放射保护。动物研究已经证明CONP在活动物中良好耐受。另外，在全肺辐照后收获的肺组织证明与“无纳米颗粒”对照相比，在用15nM CONP治疗的无胸腺小鼠中没有肺炎和纤维化的病理学证据。这些结果显示CONP可能在保护头颈组织免于放射诱导的损伤中起到关键作用，其可能是浓度依赖性的。
在该研究中，对刺激的唾液流量测定的评价证明与“无纳米颗粒”辐照治疗组相比，所有CONP治疗组中改善的唾液产生。在15μM(0.01mg/kg)CONP治疗组中，放射后的平均唾液流是未经放射对照的65％，而在15nM(0.00001mg/kg)CONP-治疗组中，刺激的流是未经放射对照的约50％。因此，CONP似乎在放射后赋予了一定程度保留刺激的唾液腺功能。
值得注意的是，在单次分割的实验中治疗的小鼠组中唾液流率(参见图29A)高于(甚至在15-2Gy单次分割剂量后)分割的实验中的流率(参见图298)。争论在于，与放射后6周相比，在3个月时唾液过少更严重。然而，这在临床文献中并没有表明。
临床研究表明，口腔干燥在刚刚放射之后较强，并且在几个月之后开始改善。
这种与人的临床数据的不一致的解释尚不清楚。第一实验中的小鼠接受单次分割放射，其可与第二实验中的分割过程有不同的生物显著性。因此，难以比较两组之间的唾液流量测定结果。
在用15μM(0.01mg/kg)CONP治疗的小鼠中有降低的放射皮炎发生率，这在15nM(0.00001mg/kg)CONP组中没有观察到。然而，从急性放射皮炎恢复似乎在所有用CONP预治疗的组中更迅速。
TUNEL分析证明细胞死亡的减少与CONP浓度呈反比。最后，唾液组织结构似乎在接受最高浓度(15μM；0.01mg/kg)的纳米颗粒的小鼠中保留。
实施例5：氧化铈纳米颗粒与放射+紫杉醇的组合对肺癌CRL5803细胞的作用
在肺癌细胞系中测试氧化铈纳米颗粒与放射和化疗剂紫杉醇的组合处理。
实验设计
肺癌CRL5803细胞接种到96孔板中持续24小时。(密度，约2000个细胞/孔)。在时间＝0时，改变培养基并且细胞暴露于以下处理条件。
对照
5Gy放射
100μg紫杉醇
10nM氧化铈纳米颗粒与放射和紫杉醇的组合
在处理后24小时、48小时、72小时和96小时，使用CellTiter-Glo发光细胞活力试验测量细胞活力并且使用Optima酶标仪读板。
图33中所示的结果显示组合治疗对肺癌细胞活力的效果，如通过Optima上的相对光单位(RLU)测量。
实施例6：氧化铈纳米颗粒与放射和化疗的组合在小鼠肝炎模型中的初步研究
在小鼠肝炎模型中研究组合治疗(CONP、放射、化疗)的效果。
小鼠被分配到以下治疗组。
盐水对照 n＝3
CeO2纳米颗粒(15μMi.p.) n＝3
紫杉醇(100μg) n＝3
放射30Gy n＝3
放射30Gy+CeO2纳米颗粒(15μMi.p.) n＝3
放射30Gy+紫杉醇(100μg) n＝3
放射30Gy CeO2纳米颗粒(15μM i.p.)+紫杉醇(100μg) n＝3
在放射治疗前2周、放射治疗期间和放射治疗后2周给予纳米颗粒。氧化铈纳米颗粒(在第1天和第3天，100μL i.p.的15μM溶液)。在治疗周的第2天给予单剂量的放射(30Gy)。在第2天和第4天给予紫杉醇2次(100μL i.p.的100μg溶液)。
放射治疗后2周，对肝脏进行尸检并且分析组织学变化并拍照用于分析。
结果：
如图34中的图片所示，各治疗观察到以下组织学结果。
实施例7：氧化铈纳米颗粒与放射+吉西他滨的组合对胰腺癌L3.6PL细胞的作用
在胰腺癌细胞系中测试氧化铈纳米颗粒与放射和化疗剂吉西他滨的组合治疗。
实验设计
胰腺癌L3.6PL细胞接种到96孔板中持续24小时。(密度，约2000个细胞/孔)。在时间＝0时，改变培养基并且细胞暴露于以下处理条件。
-对照
-5Gy放射
-50ng/ml吉西他滨
-测试了不同浓度的氧化铈纳米颗粒(0，10nM，100nM，1μM，和100μM)与放射和吉西他滨的组合
在处理后96小时，使用CellTiter-Glo发光细胞活力试验测量细胞活力并且使用Optima酶标仪读板。
图35中所示的结果显示组合治疗对胰腺癌细胞活力的效果，如通过Optima上的相对光单位(562nm吸光度)测量。黑色柱表示放射和纳米颗粒。灰色柱表示吉西他滨和纳米颗粒。白色柱表示放射+吉西他滨与纳米颗粒的组合。
实施例8：氧化铈纳米颗粒与放射+吉西他滨的组合对乳腺癌MDA-231细胞的作用
在乳腺癌细胞系MDA-231中测试氧化铈纳米颗粒与放射和化疗剂吉西他滨的组合治疗。也可使用其他细胞系MDA-431，MDA-435，A431。这些细胞系是人源的并且用于基于细胞的研究以确定氧化铈纳米颗粒伴随或不伴随化疗和放射的功效。
实验设计
乳腺癌MDA-231细胞接种到96孔板中持续24小时。(密度，约2000个细胞/孔)。在时间＝0时，改变培养基并且细胞暴露于以下处理条件。
-对照
-5Gy放射
-100μg紫杉醇
-测试了不同浓度的氧化铈纳米颗粒(0，10nM，100nM，1μM，和100μM)与放射和紫杉醇的组合
在处理后96小时，使用CellTiter-Glo发光细胞活力试验测量细胞活力并且使用Optima酶标仪读板。
使用原位动物模型，如耐受移植或注射人细胞的无胸腺裸小鼠来确认细胞培养结果。一旦将细胞系注射到小鼠的器官中，其中它们源自人(即，乳腺脂肪垫或肺组织)，接着以类似方式处理小鼠。测量肿瘤生长/肿瘤体积/肿瘤肿瘤(以确定试剂对肿瘤生长的功效)、体重(以确定毒性)和存活(以确定耐受性)。使用成熟方法在原位癌症组织和周围的正常组织上进行组织学和病理学检查以确定细胞死亡变化、细胞增殖、皮肤灼烧方式的外部组织保护、肺组织纤维化、蛋白质变化和细胞死亡变化或存活途径。
实施例9：氧化铈纳米颗粒与放射+吉西他滨的组合对肺癌H226细胞的作用
在肺癌细胞系H226中测试氧化铈纳米颗粒与放射和化疗剂紫杉醇的组合治疗。也可使用其他细胞系PC14/PE6，A549，或H441。这些细胞系是人源的并且用于基于细胞的研究以确定氧化铈纳米颗粒伴随或不伴随化疗和放射的功效。
实验设计
肺癌H226细胞接种到96孔板中持续24小时。(密度，约2000个细胞/孔)。在时间＝0时，改变培养基并且细胞暴露于以下处理条件。
-对照
-5Gy放射
-100μg紫杉醇
-测试了不同浓度的氧化铈纳米颗粒(0，10nM，100nM，1μM，和100μM)与放射和吉西他滨的组合
在处理后96小时，使用CellTiter-Glo发光细胞活力试验测量细胞活力并且使用Optima酶标仪读板。
使用原位动物模型，如耐受移植或注射人细胞的无胸腺裸小鼠来确认细胞培养结果。一旦将细胞系注射到小鼠的器官中，其中它们源自人(即，乳腺脂肪垫或肺组织)，接着以类似方式处理小鼠。测量肿瘤生长/肿瘤体积/肿瘤肿瘤(以确定试剂对肿瘤生长的功效)、体重(以确定毒性)和存活(以确定耐受性)。使用成熟方法在原位癌症组织和周围的正常组织上进行组织学和病理学检查以确定细胞死亡变化、细胞增殖、皮肤灼烧方式的外部组织保护、肺组织纤维化、蛋白质变化和细胞死亡变化或存活途径。
实施例10：氧化铈纳米颗粒与放射+吉西他滨的组合对结肠癌COLO 320细胞的作用
在结肠癌细胞系COLO 320中测试氧化铈纳米颗粒与放射和化疗剂紫杉醇的组合治疗。也可使用其他细胞系，如Caco-2，DLD-1，HCT-15，HCT-116，HT-29，SW620，WiDr，以及LS174T和TC71。这些细胞系是人源的并且用于基于细胞的研究以确定氧化铈纳米颗粒伴随或不伴随化疗和放射的功效。
实验设计
结肠癌COLO 320细胞接种到96孔板中持续24小时。(密度，约2000个细胞/孔)。在时间＝0时，改变培养基并且细胞暴露于以下处理条件。
-对照
-5Gy放射
-100μM伊立替康
-测试了不同浓度的氧化铈纳米颗粒(0，10nM，100nM，1μM，和100μM)与放射和吉西他滨的组合
在处理后96小时，使用CellTiter-Glo发光细胞活力试验测量细胞活力并且使用Optima酶标仪读板。
使用原位动物模型，如耐受移植或注射人细胞的无胸腺裸小鼠来确认细胞培养结果。一旦将细胞系注射到小鼠的器官中，其中它们源自人(即，乳腺脂肪垫或肺组织)，接着以类似方式处理小鼠。测量肿瘤生长/肿瘤体积/肿瘤肿瘤(以确定试剂对肿瘤生长的功效)、体重(以确定毒性)和存活(以确定耐受性)。使用成熟方法在原位癌症组织和周围的正常组织上进行组织学和病理学检查以确定细胞死亡变化、细胞增殖、皮肤灼烧方式的外部组织保护、肺组织纤维化、蛋白质变化和细胞死亡变化或存活途径。
除非另有说明，本文所用的所有科技术语与本发明所属领域普通技术人员所理解的通常含义相同。虽然可采用与本文所述类似或等同的任何方法和材料实施或测试本发明，但现在描述优选的方法、结构和材料。所有本文中提到的出版物通过引用全文纳入本文。在通过引用纳入本文的参考文献中使用的术语和定义存在差异的情况中，本申请中使用的术语应具有本文给出的定义。
本领域技术人员应理解，在不背离本发明的宽泛发明构思的情况下可以对上述实施方式作出变化。因此，要理解，本发明并没有限于所述具体的实施方式，而是可覆盖所附权利要求书所限定的本发明精神和范围之内的所有修改。

Claims (33)

1.一种治疗有癌症治疗需要的患者中癌症的方法，包括：
向所述患者给予有效剂量的氧化铈纳米颗粒；
向所述患者给予治疗有效剂量的放射；并且
向所述患者给予治疗有效剂量的化疗剂，从而治疗所述癌症。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，放射的治疗有效剂量是杀死癌细胞的剂量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，化疗剂的治疗有效剂量是杀死癌细胞的剂量。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，氧化铈纳米颗粒的有效剂量是与没有所述纳米颗粒的情况下的放射和/或化疗剂的治疗有效剂量相比降低所述放射和/或所述化疗剂的治疗有效剂量的剂量。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，放射和/或化疗剂的剂量为(i)在没有CONP时的现有治疗标准中使用的剂量或(ii)在没有CONP时治疗肿瘤的有效量的：约1％至90％、或约1％至80％、或约1％至70％、或约1％至60％、或约1％至50％、或约1％至40％、约1％至30％、或约1％至20％、或约1％至10％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在给予所述氧化铈纳米颗粒之后给予放射。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在给予所述氧化铈纳米颗粒之前给予放射。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述氧化铈纳米颗粒和/或放射之前给予所述化疗剂。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述氧化铈纳米颗粒和/或放射同时给予化疗剂。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述氧化铈纳米颗粒和/或放射之后给予化疗剂。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化铈纳米颗粒的粒度为约1纳米至约20纳米。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化铈纳米颗粒的粒度为约3纳米至约15纳米。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化铈纳米颗粒的粒度为约3纳米至约10纳米。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化铈纳米颗粒的粒度为约3纳米至约5纳米。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化铈纳米颗粒的有效剂量为约1纳克/千克患者体重至约50毫克/千克患者体重；或约1纳克/千克患者体重至约5毫克/千克患者体重；或约1纳克/千克患者体重至约0.5毫克/千克患者体重；或约10纳克/千克患者体重至约0.5毫克/千克患者体重；或约20纳克/千克患者体重至约100微克/千克患者体重；或约10纳克/千克患者体重至约10微克/千克患者体重。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以包含氧化铈纳米颗粒和药物运载体的组合物的形式提供所述氧化铈纳米颗粒。所述氧化铈纳米颗粒组合物可通过如下方式给予：例如局部、口服、胃肠外(例如，静脉内)、粘膜、舌下、鼻腔、直肠、贴片、泵或透皮给予，以及按此配制的组合物。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化铈纳米颗粒组合物是局部组合物。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述局部组合物包含CONP、表面活性剂、油和水。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化铈纳米颗粒组合物是微乳液。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，给药后所述患者血浆中的氧化铈纳米颗粒的总浓度为约5纳摩尔至约200微摩尔；或约10纳摩尔至约100微摩尔；或约20纳摩尔至约10微摩尔。
21.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述患者经诊断患有胰腺癌、肺癌、乳腺癌、结肠癌、肝癌、皮肤癌、脑癌、骨癌、肾癌、卵巢癌、子宫癌、前列腺癌、或头部颈部癌。
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化疗剂选自下组：索拉非尼、瑞格拉芬尼、伊马替尼、艾日布林、吉西他滨、卡培他滨、帕唑帕尼、拉帕替尼泊、达拉菲尼、苹果酸舒替尼、克唑替尼、依维莫司、TORi西罗莫司、西罗莫司、阿西替尼、吉非替尼、阿那司琼、比卡鲁胺、氟维司群、雷替曲塞、培美曲塞、乙酸高瑟林、厄洛替尼、维罗菲尼、维索得吉、柠檬酸他莫昔芬、紫杉醇、多西他赛、卡巴他赛、奥沙利铂、阿柏西普、贝伐单抗、曲妥珠单抗、帕妥珠单抗、帕帝单抗、紫杉烷、博来霉素、美法仑、白花丹素、开普拓、丝裂霉素-C、米托蒽醌、SMANCS、多柔比星、PEG化多柔比星、亚叶酸、5-氟尿嘧啶、替莫唑胺、瑞肽、替加氟、吉美嘧啶、欧塔拉昔、伊曲康唑、硼替佐米、来那度胺、伊林替康、表柔比星、和罗咪酯肽。优选的化疗剂是卡铂、氟尿嘧啶、长春花碱、吉西他滨、环磷酰胺、阿霉素、氨甲喋呤、紫杉醇、拓扑替康、依托泊甙、氨甲喋呤、索拉菲尼、伊立替康、特罗凯或其组合。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化疗剂是选自下组的前药化疗剂：缺氧活化型前药，伊福伐胺，TH-302，AQN4，巴诺昔琼，氮芥前药，PR-104，阿帕兹醌，EO-9，CB1954，5-(氮杂环丙烷-1-基)-4-羟基氨基-2-硝基苯甲酰胺，卡诺伐胺，TLK286，TER286，JS-K，和Boc-KAc-Puro。
24.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化疗剂是GSH或GHT-π的拟肽抑制剂，例如，选自下组的拟肽抑制剂：γ-谷氨酰-S-(苄基)半胱氨酰-R-苯基甘氨酸二乙醚、TLK199、特力托、和NOV-002。GSH或GHT-π的拟肽抑制剂能降低GSH(谷胱甘肽)的癌细胞水平或GHT-π(谷胱甘肽-S-转移酶-π)的活性并且这可通过防止其代谢来增强给予的抗癌药物的毒性。还可采用TLK-199(其也是已知为多药物流出转运体的多药物抗性相关蛋白的抑制剂)治疗癌症患者来提高化疗剂的癌细胞水平。
25.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述癌症化疗剂是由GSH激活的前药。在一个实施方式中，实施本发明的方法涉及向患者给予选自下组的GSH-活化的前药：顺式-6-(2-乙酰基乙烯基硫)嘌呤(顺式-AVTP)、和反式-6-(2-乙酰基乙烯基硫)鸟嘌呤(反式-AVTP)。这种实施本发明的方法可涉及用GST-活化的前药治疗癌症患者，该GST-活化的前药选自下组：γ-谷氨酰-α-氨基-β(2-乙基-N，N，N’，N’-四(2-氯乙基)磷二酰胺)-磺酰基)-丙酰基-(R)-苯基甘氨酸(TLK286)和O2-[2，4-二硝基-5-(N-甲基-N-4-羧基苯基氨基)苯基]1-N，N-二甲基氨基)二氮杂-1-鎓-1，2-二醇盐(PABA/NO)。
26.一种用于降低向处于癌症治疗中的患者给予的放射和/或至少一种化疗剂的毒性的方法，包括
(i)向所述患者给予有效剂量的CONP，
(ii)给予一定剂量的放射和/或至少一种化疗剂
其中给予有效剂量的CONP降低向所述患者给予的放射和/或至少一种化疗剂的毒性。
27.一种降低给予患者以有效治疗癌症所需的放射和/或至少一种化疗剂的剂量的方法，包括
(i)向所述患者给予有效量的CONP，
(ii)给予一定剂量的放射和/或至少一种化疗剂，
其中给予有效剂量的CONP降低向所述患者给予的有效治疗癌症所需的放射和/或至少一种化疗剂的剂量。
28.如权利要求1、26或27所述的方法，其特征在于，基于其抑制所述患者中的癌细胞可能易感的细胞途径靶标的特异性和效力选择化疗剂，所述细胞途径靶标选自下组：mTORC、RAF激酶、MEK激酶、磷酸肌醇激酶3、成纤维细胞生长因子受体、多酪氨酸激酶、人表皮生长因子受体、血管内皮生长因子、其他血管形成、热休克蛋白；Smo(Smooth)受体、FMS-样酪氨酸激酶3受体、凋亡蛋白抑制剂、细胞周期蛋白依赖性激酶、去乙酰化酶、ALK酪氨酸激酶受体、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶Pim-1、Porcupine酰基转移酶、hedgehog途径、蛋白激酶C、mDM2、Glypciin3、ChK1、肝细胞生长因子MET受体、表皮生长因子结构域-样7、Notch途径、Src-家族激酶、DNA甲基转移酶、DNA嵌入剂、胸苷合成酶、微管功能干扰剂、DNA交联剂、DNA断链剂、DNA烷化剂、JNK-依赖性p53 Ser15磷酸化诱导剂、DNA拓扑异构酶抑制剂、Bcl-2、和自由基发生剂。
29.如权利要求1、26或27所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在癌症部位进行手术操作。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，在给予所述放射之前在癌症部位进行所述手术操作。
31.如权利要求29所述的方法，其特征在于，在给予所述放射之后在癌症部位进行所述手术操作。
32.如权利要求29所述的方法，其特征在于，在给予所述化疗剂之前在癌症部位进行所述手术操作。
33.如权利要求29所述的方法，其特征在于，在给予所述化疗剂之后在癌症部位进行所述手术操作。
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