CN114404615B - 一种多肽纳米胶束制剂、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多肽纳米胶束制剂,所述多肽纳米胶束制剂由聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG‑PE)和溶酶体信号肽组装而成。还提供了该化合物的制备方法和应用。本发明用聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺胶束负载一段具有溶酶体靶向功能的信号肽,用于增强信号肽的溶酶体靶向能力。所述多肽含有溶酶体靶向基序,其纳米胶束制剂能够进一步增强多肽的入胞和溶酶体靶向能力。本发明的多肽及其纳米胶束制剂为设计靶向蛋白降解小分子和溶酶体可视化探针提供可行的思路。
Description
技术领域
本发明属于医药生物领域,具体涉及一种多肽纳米胶束制剂、其制备方法及应用。
背景技术
溶酶体含有众多可溶性酸水解酶和溶酶体膜蛋白,可以降解某些与癌症、自身免疫性疾病、衰老等密切相关的蛋白、受损或多余细胞器以及胞外蛋白,因此在降解生物大分子、调节细胞稳态中具有重要作用。
细胞内溶酶体相关水解酶和膜蛋白的分选,以信号依赖的方式靶向溶酶体。位于胞质结构域的分选信号,主要包括基于酪氨酸的基序和基于双亮氨酸的基序DXXLL或[DE]XXXL[LI]等,它们通过与网格蛋白外壳组分如GGAs或适配器蛋白复合物相互作用,保证对溶酶体的特异性靶向。多数可溶性酸水解酶上的甘露糖6-磷酸(M6P)可以被高尔基体的甘露糖6-磷酸特异性受体(M6PR)识别,随后运输到内体/溶酶体系统。M6PR中MPR300/CI-MPR的内化主要由/>型信号介导,MPR46/CD-MPR涉及/>型信号、DXXLL基序等多种信号。溶酶体膜蛋白没有被M6P修饰,不依赖MPR进行分选,它们的胞质尾部带有分选信号,可能介导细胞内吞和溶酶体靶向。现有技术利用信号依赖的方式靶向内体/溶酶体来开发靶向降解蛋白技术的潜力,但是依旧存在许多问题。
分选信号在LAMP类溶酶体膜蛋白中得到较好的表征。溶酶体相关膜蛋白-1(LAMP-1)是最丰富的溶酶体蛋白之一,与其他LAMP家族成员一起,约占总细胞蛋白的0.1-0.2%,占晚期内体和溶酶体总膜蛋白的50%。大多数LAMP-1定位于晚期内体-溶酶体,在早期内体膜、质膜和循环中可检测到少量。因其含量丰富,转染可表达荧光标记的LAMP-1是可视化溶酶体常用的可靠方法。LAMP-1细胞质尾部的氨基酸序列RKRSHAGYQTI包含溶酶体靶向基序其位置和氨基酸序列决定对溶酶体的靶向能力和效率。其中,短序列GYQTI可能具有作为信号肽、成为蛋白靶向降解功能片段的潜力。
与此同时,多肽也存在溶解性低、稳定性差、循环时间短等问题,阻碍了其药效发挥和生物利用度。随着纳米技术的发展,纳米药物载体在一定程度上能克服这些问题。纳米药物载体是尺寸在纳米级范围内的药物递送体系,可以提高药物的生物利用度,促进跨越生物屏障,具有较长的半衰期和不同的生物分布特征。此外,根据高渗透长滞留效应(EPR效应)纳米载体能够优先聚集在肿瘤组织中,从而降低对正常细胞的毒性,能够更好的治疗肿瘤。聚合物型胶束载体是一类新型药物载体系统,通常用于疏水性药物的增溶或输送。聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(poly(ethylene glycol)-phosphoethanolamine,PEG-PE),是由聚乙二醇和磷脂酰乙醇胺经酰胺键共价连接成一个典型的两亲性聚合物分子。PEG-PE在水中自发地聚集形成胶束,PE构成疏水性内核,PEG构成亲水性壳层,PEG-PE胶束具有长循环效果并可以作为蛋白质输送载体和包载疏水性药物。
综上所述,将溶酶体信号肽用于溶酶体靶向。聚合物纳米胶束作为纳米载药体系的一种,是载药体系的良好选择,能够提高溶酶体信号肽的溶解度,同时保护溶酶体信号肽。因此,通过构建包载溶酶体信号肽的纳米胶束,用于增强溶酶体靶向多肽的入胞能力,可以为构建靶向蛋白降解剂和制备活细胞中生物相容性的溶酶体荧光探针提供思路。
发明内容
因此,本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷,提供一种多肽纳米胶束制剂、其制备方法及应用。包载溶酶体信号肽的聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺纳米胶束制剂能够针对溶酶体靶点的Lamp1多肽、Lamp2多肽和Lamp3多肽及其纳米胶束制剂(M-Lamp1、M-Lamp2、M-Lamp3)。纳米胶束制剂提高了Lamp1多肽、Lamp2多肽和Lamp3多肽在生理溶液中的溶解性和生物稳定性,提高了Lamp1多肽、Lamp2多肽和Lamp3多肽的入胞能力以及和溶酶体靶点的结合能力。因此,Lamp1多肽、Lamp2多肽和Lamp3多肽纳米胶束具有增强多肽溶酶体靶向的作用。
在阐述本发明内容之前,定义本文中所使用的术语如下:
术语“M-Lamp1”是指:包载溶酶体信号肽(Lamp1多肽)的聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺纳米胶束制剂。
术语“M-Lamp2”是指:包载溶酶体信号肽(Lamp2多肽)的聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺纳米胶束制剂。
术语“M-Lamp3”是指:包载溶酶体信号肽(Lamp3多肽)的聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺纳米胶束制剂。
术语“PEG-PE”是指:一种聚合物胶束,具体指聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺。
术语“Lamp1”是指:溶酶体相关膜蛋白-1(LAMP-1)的细胞质尾部序列GYQTI,具有溶酶体靶向功能。
术语“Lamp2”是指:溶酶体相关膜蛋白-2(LAMP-2)的细胞质尾部序列GYRQF,具有溶酶体靶向功能。
术语“Lamp3”是指:溶酶体相关膜蛋白-3(LAMP-3)的细胞质尾部序列、GYRVM,具有溶酶体靶向功能。
术语“MDA-MB-231”是指:人乳腺癌细胞。
术语“opti-MEM培养基”是指:EMEM的改良型培养基,使用了HEPES和碳酸氢钠进行缓冲,并添加次黄嘌呤、胸苷、丙酮酸钠、L-谷氨酰胺、痕量元素和生长因子。
术语“DMEM培养基”是指:含各种氨基酸和葡萄糖的培养基。
术语“LysoTrackerTM Red DND-99”是指:溶酶体红色荧光探针。
术语“Hoechst 33342”是指:也称bisBenzimide H 33342,是一种非嵌入性的亮蓝色荧光染料,也被称为DNA探针。
术语“Tris缓冲液”是指:三羟甲基氨基甲烷缓冲液,被广泛用作核酸和蛋白质的溶剂。
术语“HEPES缓冲液”是指:4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲液,一种氢离子缓冲剂,能较长时间控制恒定的pH范围。
为实现上述目的,本发明的第一方面提供了一种多肽纳米胶束制剂,所述多肽纳米胶束制剂由聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)和溶酶体信号肽组装而成;其中,所述溶酶体信号肽为多肽;
优选地,所述多肽包含溶酶体靶向基序并与细胞溶酶体靶向结合;和/或
优选地,所述多肽选自以下一种或多种:以极性氨基酸为主的多肽、以疏水氨基酸为主的多肽、兼有极性氨基酸和疏水性氨基酸的多肽。
根据本发明第一方面的多肽纳米胶束制剂,其中,
所述多肽由5~100个氨基酸组成,优选为5~50个氨基酸,更优选为5~20个氨基酸;
所述多肽选自以下一种或多种:溶酶体信号肽、溶酶体信号肽-2、溶酶体信号肽-3,最优选为溶酶体信号肽;和/或
所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)为聚乙二醇(亲水嵌段)通过共价键和磷脂分子(疏水嵌段)上的含氮碱基结合形成的化合物;
优选地,所述溶酶体信号肽为Lamp1多肽,所述溶酶体信号肽-2为Lamp2多肽,所述溶酶体信号肽-3为Lamp3多肽;
优选地,所述多肽的氨基酸序列选自以下一种或多种:GYQTI、GYRQF、GYRVM,最优选为GYQTI;
优选地,荧光探针标记的多肽的氨基酸序列选自以下一种或多种:Probe-GYQTI、Probe-GYRQF、Probe-GYRVM,最优选为Probe-GYQTI;
优选地,所用多肽的浓度范围为1~50μM,优选为1~20μM,更优选为5~20μM;和/或
优选地,所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)分子中的聚乙二醇亲水嵌段分子量为500~10000Da,优选为1000~5000Da,更优选为2000~4000Da。
根据本发明第一方面的多肽纳米胶束制剂,其中,所述多肽为探针或纳米材料标记的多肽:其中,
所述探针选自以下一种或多种:荧光分子、量子点、放射性元素、辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶;和/或
所述纳米材料选自以下一种或多种:纳米颗粒、纳米管、纳米线、石墨烯、二维纳米材料、荧光微球;
优选地,所述荧光探针选自以下一种或多种:FITC、Cy5、Cy5.5,进一步优选为FITC或Cy5。
根据本发明第一方面的多肽纳米胶束制剂,其中,
所述多肽纳米胶束制剂为溶液形式;
所述多肽纳米胶束制剂中纳米胶束的粒径为10~100nm;优选为10~50nm;更优选为10~30nm;
所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)与所述溶酶体信号肽的摩尔比为1~50:1~20,优选为1~30:1~10,更优选为1~20:1~5,进一步优选摩尔比为1~10:1;和/或
所述多肽与所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)的结合方式为:非共价结合或共价偶联,最优选为非共价结合;
优选地,所述多肽分子与所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)分子由于疏水相互作用和静电相互作用将药物载入PEG-PE胶束核壳层中。
本发明的第二方面提供了制备第一方面所述的多肽纳米胶束制剂的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)制备聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)储液和多肽储液;
(2)将步骤(1)制备的聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)储液和多肽储液混匀并加热,静置后得所述多肽纳米胶束制剂。
根据本发明第二方面的方法,其中,所述步骤(1)中还包括:将聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)分子和多肽分子分别溶于无机溶剂中;其中,所述无机溶剂选自以下一种或多种:无菌超纯水、磷酸盐缓冲液、生理盐水、Tris缓冲液、HEPES缓冲液;
优选地,聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺纳米胶束制剂中聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)分子的含量为10~70μM,进一步优选为10~50μM;
优选地,所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺纳米胶束制剂中多肽分子的含量为2~30μM,进一步优选为4~20μM;
优选地,所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)分子溶液的溶剂选自以下一种或多种:无菌超纯水、磷酸盐缓冲液、生理盐水,最优选为无菌超纯水;和/或
优选地,所述多肽分子溶液的溶剂选自以下一种或多种:无菌超纯水、磷酸盐缓冲液、生理盐水,最优选为磷酸盐缓冲液。
根据本发明第二方面的方法,其中,所述步骤(2)中还包括:将混匀后的混合溶液水化加热后再静置过夜,得所述多肽纳米胶束制剂;其中,所述水化的溶剂选自以下一种或多种:磷酸盐缓冲液、生理盐水、无菌超纯水,优选为磷酸盐缓冲液或纯水溶液;
优选地,所述加热的温度为20~60℃,进一步优选为40~55℃;
优选地,所述加热的时间为10~60min,进一步优选为25~40min;
优选地,所述静置的温度为2~37℃,进一步优选为4~25℃;和/或
优选地,所述静置的时间为2~24小时,进一步优选为4~16小时。
根据本发明第二方面的方法,其中,所述步骤(2)中还进一步包括:静置过夜后,将混合溶液进行除菌过滤;
优选地,所述过滤的滤膜直径为0.1~0.5μm,进一步优选为0.2~0.4μm,最优选为0.22μm。
本发明的第三方面提供了第一方面所述的多肽纳米胶束制剂或按照第二方面所述的方法制备的多肽纳米胶束制剂在制备靶向蛋白降解剂和/或制备溶酶体探针中的应用;
优选地,所述靶向为针对癌症细胞或癌症组织的靶向。
根据本发明第三方面的应用,其中,所述癌症细胞为:人肺癌细胞系或人乳腺癌细胞系,优选为人乳腺癌细胞系。
本发明的多肽纳米胶束制剂可以具有但不限于以下有益效果:
1、本发明的多肽纳米胶束制剂能够提高多肽入胞能力。由于游离的Lamp1多肽、Lamp2多肽和Lamp3多肽入胞能力较弱,无法有效通过质膜屏障发挥溶酶体靶向功能,本发明所述的多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1、M-Lamp2和M-Lamp3)能够增加Lamp1多肽、Lamp2多肽和Lamp3多肽的物理化学稳定性,提高多肽入胞能力,显著增强其溶酶体靶向功能。
2、本发明的多肽能够靶向细胞中溶酶体。
3、本发明的多肽纳米胶束制剂为构建靶向蛋白降解剂或设计活细胞中生物相容性好的溶酶体荧光探针提供了思路。
附图说明
以下,结合附图来详细说明本发明的实施方案,其中:
图1示出了实施例6中Lamp1(GYQTI)多肽及其纳米胶束制剂(M-Lamp1)和人乳腺癌细胞(MDA-MB-231)结合的阳性率。
图2示出了实施例4中聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)胶束对Lamp1多肽(GYQTI)、Lamp2多肽(GYRQF)、Lamp3多肽(GYRVM)的包封率。
图3示出了实施例5中聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)空胶束和Lamp1多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)粒径分布。
图4示出了实施例7中Lamp1多肽及其纳米胶束制剂在MDA-MB-231细胞中的摄取和定位实验,其中,图4(1)示出了用5μM Lamp1多肽和溶酶体染料LysoTrackerTM Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像,比例尺20μm;图4(2)示出了用5μM的M-Lamp1和溶酶体染料LysoTrackerTM Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像,比例尺20μm。;图4(3)示出了用20μM的M-Lamp1和溶酶体染料LysoTrackerTM Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像,比例尺20μm。
图5示出了实施例7中Lamp系列多肽及其纳米胶束制剂在MDA-MB-231细胞中的摄取和定位实验,其中,图5(1)示出了用15μM M-Lamp1多肽和溶酶体染料LysoTrackerTM Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像,比例尺20μm;图5(2)示出了用15μM的M-Lamp2和溶酶体染料LysoTrackerTM Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像,比例尺20μm。;图5(3)示出了用20μM的M-Lamp3和溶酶体染料LysoTrackerTM Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像,比例尺20μm。
图6示出了实施例8中Lamp1多肽纳米胶束制剂在MDA-MB-231细胞中的溶酶体靶向能力验证实验。用5μM的多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)和远红外溶酶体染料LysoTrackerTMDeep Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像。比例尺,20μm。说明Lamp1多肽的纳米胶束制剂具有溶酶体靶向能力。
具体实施方式
下面通过具体的实施例进一步说明本发明,但是,应当理解为,这些实施例仅仅是用于更详细具体地说明之用,而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
本部分对本发明试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的,但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。本领域技术人员清楚,在上下文中,如果未特别说明,本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
除非特别指明,以下实施例中所用的人乳腺癌细胞来源于中国医学科学院基础医学研究所细胞资源中心。
除非特别指明,下述实施例中所使用的溶酶体信号肽购自安徽省国平药业有限公司,纯度为98%,所使用的溶酶体信号肽和聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)分子均在实验前用磷酸盐缓冲液或超纯水配置成合适浓度的母液。
除非特别指明,以下实施例中使用的试剂和仪器相关信息如下:
所用水溶液的溶剂均为无菌超纯水溶液,水质参数为电阻率18.2MΩ.cm@25℃。
PBS缓冲液、培养基、胰酶以及胎牛血清购自美国Gibco公司。
8腔室盖玻片系统(腔室尺寸9.3*8.7,底面为玻璃片,厚度0.170±0.005mm)购自Cellvi公司。
细胞培养用的完全培养基中所含的10~15%胎牛血清和1%青链霉素均是指体积分数百分比。
溶酶体染料LysoTrackerTM Red DND-99和LysoTrackerTM Deep Red,购自LifeTechnologie公司。
连续光谱多功能酶标仪购自美国Molecular Devices公司,型号为SpectraMaxi3。
纳米粒度及Zeta电位分析仪(NZS),购自英国马尔文仪器有限公司,型号为Zetasizer Nano ZS。
流式细胞仪购自美国BD公司,型号为C6。
单光子激光共聚焦成像系统(Z-760)购自德国Zeiss光学集团公司,型号Zeiss710。
实施例1
本实施例用于说明本发明多肽纳米胶束制剂的制备方法。
本实施例溶酶体信号肽(Lamp1多肽)的氨基酸序列为GYQTI,采用砂芯层析柱合成。
所述多肽纳米胶束制剂的制备方法具体包括以下步骤:
(1)制备Lamp1多肽(GYQTI)储液:用PBS缓冲液溶解FITC荧光标记的多肽Lamp1干粉,配制成浓度为1mM的储液;
(2)制备聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)储液:准确称取28mg PEG-PE粉末,溶于1mL超纯水,经0.22μm滤膜的针头过滤器过滤除菌,制成浓度为10mM的储液;
(3)制备M-Lamp1多肽储液:按照聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE):Lamp1多肽的摩尔比分别取出一定量的储液混合,55℃加热水化30分钟,4℃静置过夜;
(4)用培养基稀释M-Lamp1储液至工作浓度,即得到所述多肽纳米胶束制剂。
实施例2
本实施例用于说明本发明多肽纳米胶束制剂的制备方法。
本实施例溶酶体信号肽-2(Lamp2多肽)的氨基酸序列为GYRQF,采用砂芯层析柱合成。
制备方法的具体步骤同实施例1。
实施例3
本实施例用于说明本发明多肽纳米胶束制剂的制备方法。
本实施例溶酶体信号肽-3(Lamp3多肽)的氨基酸序列为GYRVM,采用砂芯层析柱合成。
制备方法的具体步骤同实施例1。
实施例4
本实施例用于说明聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)聚合物胶束对Lamp1多肽(GYQTI)、Lamp2多肽(GYRQF)和Lamp3多肽(GYRVM)包封效率实验。
利用超滤及荧光法分析PEG-PE聚合物胶束对Lamp1多肽的包载效率。
(1)用PBS缓冲液溶解FITC荧光标记的多肽Lamp1干粉,配制成浓度为1mM的储液,用超纯水稀释为1、2.5、5、7.5、10、20μM的Lamp1多肽溶液。
(2)利用多功能酶标仪检测上述溶液中的荧光值,绘制多肽的质量-荧光值的标准曲线。
(3)将聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)储液和Lamp1多肽储液按照摩尔比2.5:1,5:1(PEG-PE:Lamp1)混合,利用一步自组装法分别制备M-Lamp1,使多肽终浓度均为10μM,PEG-PE终浓度为25μM和50μM。55℃加热水化30分钟,4℃静置过夜。
(4)转移500μL的胶束样品至截留分子量为100kDa的超滤管中,以9000x g的转速离心15分钟后,未被包载的Lamp1多肽被分离至滤液中。收集滤液,通过多功能酶标仪检测其荧光值。计算不同的包载率,公式如下:
包载效率(%)=(1-未被包载量/完全包载量)×100%。
Lamp1多肽的质量-荧光值的标准曲线方程为y=0.0048x+0.0474,R2=0.9981。如图2所示,PEG-PE聚合物胶束对Lamp1多肽具有较高包载效率,在摩尔比为2.5:1(PEG-PE:Lamp1)时,Lamp1多肽的包封率为65.34%,后续实验中采用该摩尔比。
采用上述方法分析PEG-PE聚合物胶束对Lamp2多肽(GYRQF)、Lamp3多肽(GYRVM)的包载效率,结果如图2所示。由图可知,PEG-PE聚合物胶束对Lamp2多肽具有高包载效率,在摩尔比为2.5:1(PEG-PE:Lamp2)时,Lamp2多肽的包封率为89.99%,实验中采用该摩尔比。PEG-PE聚合物胶束对Lamp3多肽具有高包载效率,在摩尔比为2.5:1(PEG-PE:Lamp3)时,Lamp3多肽的包封率为72.64%,实验中采用该摩尔比。说明聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)聚合物胶束对Lamp系列多肽包载效果良好。
实施例5
本实施例用于说明Lamp1多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)粒径检测。
利用动态光散射仪(dynamic light scattering,DLS)测量聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)空胶束与Lamp1多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)的水化半径。用超纯水稀释聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)胶束与M-Lamp1浓度至20μM(对应的多肽浓度为8μM),取800μL样品加入塑料散射池中进行测定,测定温度为25℃。利用动态光散射仪测量样品水化半径。
如图3所示,聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)空胶束尺寸约10~20nm,Lamp1多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)的尺寸在10~30nm左右,说明Lamp1多肽的包载使得PEG-PE胶束的粒径略有增大。
实施例6
本实施例用于说明Lamp1多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)与MDA-MB-231细胞结合实验。
利用流式细胞术测定游离多肽Lamp1及其纳米胶束制剂M-Lamp1与MDA-MB-231细胞的结合能力。
(1)将对数生长期的MDA-MB-231细胞接种至24孔板,每孔10万左右细胞,培养过夜至细胞贴壁。
(2)弃去24孔板内上清,分别加入用opti-MEM培养基稀释的Lamp1及M-Lamp1溶液,空白对照组加入100μL opti-MEM培养基。
(3)在37℃下孵育细胞2.5小时,弃去上清,消化收集转移至1.5mL离心管,离心弃上清,用PBS清洗三遍后,加入200μL的PBS重悬细胞,得到测试样品。
如图1所示,Lamp1多肽及多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)与MDA-MB-231细胞结合差异明显,在5μM的多肽浓度下,Lamp1多肽与细胞的结合能力非常低,基本可以忽略不计,而M-Lamp1的阳性率达到49.1%,说明PEG-PE聚合物胶束能够显著提高Lamp1多肽的入胞能力。
实施例7
本实施例用于说明Lamp1多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)、Lamp2多肽纳米胶束制剂(M-Lamp2)和Lamp3多肽纳米胶束制剂(M-Lamp3)在MDA-MB-231细胞中的摄取和定位实验。
利用共聚焦显微镜(Confocal)检测游离多肽Lamp1及其纳米胶束制剂M-Lamp1在MDA-MB-231细胞中的定位及摄取情况。
(1)将细胞接种在8腔室盖玻片系统(腔室尺寸9.3*8.7,底面为玻璃片,厚度0.170±0.005mm)上,每个腔室接种量为1.5万个细胞,培养过夜。
(2)待细胞贴壁后,添加由无血清DMEM培养基稀释的Lamp1多肽及M-Lamp1溶液(多肽浓度为5μM,PEG-PE浓度为12.5μM),于37℃孵育3-5小时。洗涤细胞三次,加入溶酶体染料LysoTrackerTM Red DND-99(激发/发射波长分别为577/590nm),于37℃孵育37分钟,进行溶酶体染色。
(3)洗涤细胞两次,加入细胞核染料Hoechst 33342(浓度1μg/mL),于37℃孵育10分钟,进行细胞核染色。清洗细胞三次后,加入该培养基,进行荧光成像。
如图4所示,Lamp1多肽及多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)与MDA-MB-231细胞结合荧光强度差异明显,在5μM的多肽浓度下,几乎没有看到Lamp1多肽的荧光,说明Lamp1多肽与细胞的结合能力基本可以忽略不计(图4-(1)),而多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)与溶酶体出现明显共定位(图4-(2))。增加多肽浓度至20μM后,Lamp1多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)与溶酶体的共定位现象更加明显(图4-(3))。通过图1和图4结果分析,说明了Lamp1多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)不仅能够提高Lamp1多肽的入胞能力,而且显著增强Lamp1多肽溶酶体靶向功能。
图4:胶束剂型增强了Lamp1多肽在MDA-MB-231细胞中的溶酶体靶向性。其中,图4(1)用5μM Lamp1多肽和溶酶体染料LysoTrackerTM Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像。比例尺,20μm。图4(2)用5μM的M-Lamp1和溶酶体染料LysoTrackerTM Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像。比例尺,20μm。图4(3)用20μM的M-Lamp1和溶酶体染料LysoTrackerTM Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像。比例尺,20μm。
采用上述方法检测Lamp2多肽、Lamp3多肽纳米胶束制剂M-Lamp2、M-Lamp3在MDA-MB-231细胞中的定位及摄取情况。结果如图5所示,Lamp系列多肽的溶酶体靶向能力不同。在15μM的多肽浓度下,Lamp1多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)与溶酶体出现明显共定位,说明Lamp1多肽的溶酶体靶向功能(图5-(1)),而Lamp2多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)与溶酶体的共定位现象不明显(图5-(2))。在20μM的多肽浓度下,Lamp3多肽纳米胶束制剂(M-Lamp3)与溶酶体也出现共定位现象(图5-(3))。通过图5结果分析,说明了Lamp系列多肽中最优选为溶酶体信号肽(Lamp1多肽)。
图5(1)用15μM M-Lamp1多肽和溶酶体染料LysoTrackerTM Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像。比例尺,20μm。图5(2)用15μM的M-Lamp2和溶酶体染料LysoTrackerTM Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像。比例尺,20μm。图5(3)用20μM的M-Lamp3和溶酶体染料LysoTrackerTM Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像。比例尺,20μm。结果如图5所示。
实施例8
本实施例用于Lamp1多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)在MDA-MB-231细胞中的溶酶体靶向能力验证实验。
利用远红外溶酶体染料LysoTrackerTM Deep Red(激发/发射波长分别为647/668nm)验证Lamp1多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)在MDA-MB-231细胞中与溶酶体的共定位情况。
(1)与实施例7实验过程类似,将MDA-MB-231细胞接种在8腔室盖玻片系统上。
(2)待细胞贴壁后,添加M-Lamp1溶液(多肽浓度5μM),于37℃孵育3-5小时。用无血清DMEM培养基洗涤细胞,加入远红外溶酶体染料LysoTrackerTM Deep Red,进行溶酶体染色。随后进行细胞核染色,进行荧光显微成像。
如图6所示,在5μM的多肽浓度下,Lamp1多肽纳米胶束制剂(M-Lamp1)与LysoTrackerTM Deep Red标记的溶酶体出现共定位,与图4(2)结果相同,进一步验证了纳米胶束制剂能够显著提高Lamp1多肽的溶酶体靶向能力。
图6:Lamp1多肽的纳米胶束制剂具有溶酶体靶向能力。用5μM的M-Lamp1和远红外溶酶体染料LysoTrackerTM Deep Red处理的MDA-MB-231活细胞的代表性荧光图像。比例尺,20μm。
尽管本发明已进行了一定程度的描述,明显地,在不脱离本发明的精神和范围的条件下,可进行各个条件的适当变化。可以理解,本发明不限于所述实施方案,而归于权利要求的范围,其包括所述每个因素的等同替换。
序列表
<110> 国家纳米科学中心
<120> 一种多肽纳米胶束制剂、其制备方法及应用
<160> 3
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 5
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
Gly Tyr Gln Thr Ile
1 5
<210> 2
<211> 5
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
Gly Tyr Arg Gln Phe
1 5
<210> 3
<211> 5
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
Gly Tyr Arg Val Met
1 5
Claims (21)
1.一种多肽纳米胶束制剂,其特征在于,所述多肽纳米胶束制剂由聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺和溶酶体信号肽组装而成;其中,所述溶酶体信号肽为多肽;
所述多肽包含溶酶体靶向基序并与细胞溶酶体靶向结合;
所述多肽为Lamp1多肽,其氨基酸序列为GYQTI;
所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺与所述溶酶体信号肽的摩尔比为1~10:1。
2.根据权利要求1所述的多肽纳米胶束制剂,其特征在于:
所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺为聚乙二醇通过共价键和磷脂分子上的含氮碱基结合形成的化合物;
所用多肽的浓度范围为5~20μM;和/或
所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺分子中的聚乙二醇亲水嵌段分子量为500~10000Da。
3.根据权利要求2所述的多肽纳米胶束制剂,其特征在于,所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺分子中的聚乙二醇亲水嵌段分子量为1000~5000Da。
4.根据权利要求3所述的多肽纳米胶束制剂,其特征在于,所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺分子中的聚乙二醇亲水嵌段分子量为2000~4000Da。
5.根据权利要求1所述的多肽纳米胶束制剂,其特征在于,所述多肽为探针或纳米材料标记的多肽:其中,
所述探针选自以下一种或多种:荧光分子、量子点、放射性元素、辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶,所述荧光分子进一步选自以下一种或多种:FITC、Cy5、Cy5.5;和/或
所述纳米材料选自以下一种或多种:纳米颗粒、纳米管、纳米线、石墨烯、二维纳米材料、荧光微球。
6.根据权利要求5所述的多肽纳米胶束制剂,其特征在于,所述荧光分子为FITC或Cy5。
7.根据权利要求6所述的多肽纳米胶束制剂,其特征在于,所述荧光分子标记的多肽的氨基酸序列为Probe-GYQTI。
8.根据权利要求1所述的多肽纳米胶束制剂,其特征在于:
所述多肽纳米胶束制剂为溶液形式;
所述多肽纳米胶束制剂中纳米胶束的粒径为10~100nm;
所述多肽与所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺的结合方式为:非共价结合或共价偶联;和/或
所述多肽分子与所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺分子由于疏水相互作用和静电相互作用将药物载入PEG-PE胶束核壳层中。
9.根据权利要求8所述的多肽纳米胶束制剂,其特征在于:
所述多肽纳米胶束制剂中纳米胶束的粒径为10~50nm;和/或
所述多肽与所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺的结合方式为非共价结合。
10.根据权利要求9所述的多肽纳米胶束制剂,其特征在于,所述多肽纳米胶束制剂中纳米胶束的粒径为10~30nm。
11.制备权利要求1至10中任一项所述的多肽纳米胶束制剂的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)制备聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺储液和多肽储液;
(2)将步骤(1)制备的聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺储液和多肽储液混匀并加热,静置后得所述多肽纳米胶束制剂。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述步骤(1)中还包括:将聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺分子和多肽分子分别溶于无机溶剂中;其中,所述无机溶剂选自以下一种或多种:无菌超纯水、磷酸盐缓冲液、生理盐水、Tris缓冲液、HEPES缓冲液;
聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺纳米胶束制剂中聚乙二醇化磷脂分子的含量为10~70μM;
所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺纳米胶束制剂中多肽分子的含量为2~30μM;
所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺分子溶液的溶剂选自以下一种或多种:无菌超纯水、磷酸盐缓冲液、生理盐水;和/或
所述多肽分子溶液的溶剂选自以下一种或多种:无菌超纯水、磷酸盐缓冲液、生理盐水。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述步骤(1)中:
所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺纳米胶束制剂中聚乙二醇化磷脂分子的含量为10~50μM;
所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺纳米胶束制剂中多肽分子的含量为4~20μM;
所述聚乙二醇化磷脂酰乙醇胺分子溶液的溶剂为无菌超纯水;和/或
所述多肽分子溶液的溶剂为磷酸盐缓冲液。
14.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述步骤(2)中还包括:将混匀后的混合溶液水化加热后再静置过夜,得所述多肽纳米胶束制剂;其中,所述水化的溶剂选自以下一种或多种:磷酸盐缓冲液、生理盐水、无菌超纯水;
所述加热的温度为20~60℃;
所述加热的时间为10~60min;
所述静置的温度为2~37℃;和/或
所述静置的时间为2~24小时。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述步骤(2)中:
所述水化的溶剂为磷酸盐缓冲液或纯水溶液;
所述加热的温度为40~55℃;
所述加热的时间为25~40min;
所述静置的温度为4~25℃;和/或
所述静置的时间为4~16小时。
16.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述步骤(2)中还进一步包括:静置过夜后,将混合溶液进行除菌过滤;
所述过滤的滤膜直径为0.1~0.5μm。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述过滤的滤膜直径为0.2~0.4μm。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述过滤的滤膜直径为0.22μm。
19.权利要求1至10中任一项所述的多肽纳米胶束制剂或按照权利要求11至18中任一项所述的方法制备的多肽纳米胶束制剂在制备靶向蛋白降解剂和/或制备溶酶体探针中的应用;
所述靶向为针对癌症细胞或癌症组织的靶向。
20.根据权利要求19所述的应用,其特征在于,所述癌症细胞为:人肺癌细胞系或人乳腺癌细胞系。
21.根据权利要求20所述的应用,其特征在于,所述癌症细胞为人乳腺癌细胞系。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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