本研究作者開發(fā)了一種由生姜衍生脂質(zhì)制成的納米載體(GDNV),用于遞送阿霉素(Dox)治療結(jié)腸癌。作者研究發(fā)現(xiàn),GDNV能被結(jié)腸癌細(xì)胞有效吸收,并在200μmol/l濃度下表現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性,相比之下,陽離子脂質(zhì)體會抑制細(xì)胞增殖并增加細(xì)胞凋亡。GDNV可高效負(fù)載Dox,且藥物釋放具有更好的pH依賴性。通過與靶向配體葉酸偶聯(lián),GDNV可將Dox精準(zhǔn)遞送至結(jié)腸26腫瘤,顯著增強(qiáng)化療效果。該研究展示了天然來源納米顆粒作為治療載體的潛力,有望減輕傳統(tǒng)合成納米顆粒的潛在問題。該研究最后被作者以題名為Edible Ginger-derived Nano-lipids Loaded with Doxorubicin as a Novel Drug-delivery Approach for Colon Cancer Therapy(IF=12.1 ,一區(qū))發(fā)表在Molecular Therapy上,接下來小編帶大家一起看看這篇文章的主要研究成果。
1.GDNVs的制備與表征
本研究作者從生姜提取物中分離出大量納米顆粒,并利用透射電子顯微鏡(TEM)和原子力顯微鏡(AFM)鑒定其為納米顆粒。分析結(jié)果顯示,生姜納米顆粒富含磷脂酸(PA,占總脂質(zhì)的47%)、二半乳糖二酰基甘油(15%)和單半乳糖二?;视停?7%)。這些脂質(zhì)具有調(diào)控膜分裂、融合以及穩(wěn)定脂質(zhì)體的特性。通過脂質(zhì)膜水化法,研究團(tuán)隊成功將生姜脂質(zhì)重新組裝為生姜衍生納米載體(GDNVs),分散度低且尺寸分布均勻。實(shí)驗發(fā)現(xiàn),GDNVs的形成濃度為5μmol/l,且在256μmol/l的總脂質(zhì)濃度下可獲得更穩(wěn)定的尺寸分布。GDNVs在4℃下儲存25d后仍保持穩(wěn)定,顯示出良好的應(yīng)用潛力。這些結(jié)果表明,生姜脂質(zhì)可大規(guī)模生產(chǎn)為穩(wěn)定的納米載體,為天然來源納米藥物遞送系統(tǒng)提供了新的可能性。
2. GDNVs在結(jié)腸癌治療中的細(xì)胞攝取和生物安全性研究
本研究作者評估了生姜衍生納米載體(GDNVs)作為結(jié)腸癌治療載體的潛力。實(shí)驗發(fā)現(xiàn),GDNVs在與Colon-26和HT-29細(xì)胞共孵育4h后,被細(xì)胞高效攝取。其內(nèi)化主要通過吞噬作用實(shí)現(xiàn),被細(xì)胞松弛素D顯著抑制。細(xì)胞毒性實(shí)驗顯示,GDNVs在高達(dá)200 μmol/l的濃度下對多種細(xì)胞的增殖和凋亡無顯著影響,而陽離子脂質(zhì)體在較低濃度下(>20 μmol/l)即誘導(dǎo)顯著細(xì)胞毒性。此外,GDNVs在體內(nèi)實(shí)驗中表現(xiàn)出良好的生物安全性:靜脈注射后未引起小鼠血清中促炎細(xì)胞因子水平的顯著變化,組織學(xué)分析未發(fā)現(xiàn)器官損傷,且在血液中未觀察到溶血現(xiàn)象。綜上,GDNVs在體外和體內(nèi)均表現(xiàn)出低毒性,且能被結(jié)腸癌細(xì)胞高效攝取,具有作為結(jié)腸癌治療藥物載體的應(yīng)用前景。
3. GDNVs用于阿霉素遞送:高效負(fù)載與pH依賴性釋放
本研究作者評估了生姜衍生納米載體(GDNVs)作為化療藥物阿霉素(Dox)遞送系統(tǒng)的潛力。通過超聲處理,GDNVs利用靜電作用將Dox包裹在生姜脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)中,負(fù)載效率高達(dá)95.9%±0.26%(在生姜脂質(zhì)濃度為100 μmol/l時)。透射電子顯微鏡(TEM)顯示,Dox-GDNVs呈近乎球形,粒徑約188 nm,zeta電位為-15.5 mV,與未負(fù)載藥物的GDNVs相似,這些特性有助于延長血液循環(huán)時間和增加腫瘤積累概率。Dox-GDNVs在4℃下儲存25d后仍保持穩(wěn)定,且藥物負(fù)載能力不受影響。
此外,作者研究發(fā)現(xiàn)Dox-GDNVs在酸性環(huán)境中能夠快速釋放藥物,尤其在pH值為5.5時,釋放速度顯著加快。這種pH依賴性釋放特性使其能夠在腫瘤微環(huán)境中高效釋放藥物,減少藥物在正常組織中的分布,從而降低化療副作用,如白細(xì)胞減少、血小板減少和胃腸道毒性。綜上得出,GDNVs能夠高效負(fù)載Dox并實(shí)現(xiàn)pH依賴性釋放,有望成為化療藥物遞送的有效載體。
4. Dox-GDNVs的體外抗腫瘤活性:凋亡誘導(dǎo)與藥物釋放特性
本研究作者通過體外實(shí)驗評估了游離阿霉素(Dox)和Dox-GDNVs(生姜衍生納米載體負(fù)載的阿霉素)對Colon-26和HT-29結(jié)腸癌細(xì)胞的抗腫瘤活性,主要通過檢測細(xì)胞凋亡來實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗中,細(xì)胞分別接受3.25、6.5和13 μmol/l的游離Dox和Dox-GDNVs處理8h,隨后使用annexin V-FITC/PI試劑盒進(jìn)行流式細(xì)胞術(shù)檢測。結(jié)果顯示,游離Dox和Dox-GDNVs均能以濃度依賴性方式降低細(xì)胞存活率,但游離Dox的細(xì)胞毒性更強(qiáng),表明其通過被動擴(kuò)散快速進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)揮抗腫瘤作用。而Dox-GDNVs表現(xiàn)出時間依賴性釋放特性,延緩藥物釋放,產(chǎn)生持續(xù)細(xì)胞毒性作用。
進(jìn)一步通過電細(xì)胞底物阻抗傳感(ECIS)技術(shù)實(shí)時監(jiān)測凋亡,發(fā)現(xiàn)Dox-GDNVs處理的Caco2-BBE細(xì)胞單層電阻呈濃度依賴性下降,而較低濃度的游離Dox即可顯著降低電阻。此外,通過檢測凋亡標(biāo)志物裂解的半胱天冬酶-3/7,證實(shí)了Dox-GDNVs誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。實(shí)驗表明,Dox-GDNVs在體外具有良好的抗腫瘤活性,且通過納米載體遞送可實(shí)現(xiàn)藥物的緩釋和持續(xù)作用。
5. Dox-FA-GDNVs的體內(nèi)腫瘤靶向與抗腫瘤效果研究
本研究通過非侵入性成像技術(shù)評估了阿霉素-葉酸修飾的生姜衍生納米載體(Dox-FA-GDNVs)的體內(nèi)腫瘤靶向能力和抗腫瘤效果。實(shí)驗中,DiR標(biāo)記的GDNVs和FA-GDNVs被靜脈注射到小鼠體內(nèi),結(jié)果顯示DiR熒光在多個器官中均有分布,其中肝臟熒光強(qiáng)度最高。FA-GDNVs在腫瘤中的熒光強(qiáng)度比普通GDNVs高約2.8倍,表明其具有主動靶向腫瘤的能力。此外,F(xiàn)A-GDNVs在小鼠體內(nèi)循環(huán)48h后仍保持穩(wěn)定,為藥物在腫瘤部位的積累提供了更長時間窗口。
在抗腫瘤實(shí)驗中,攜帶Colon-26腫瘤的小鼠被分為四組(生理鹽水、游離阿霉素、FA-GDNVs和Dox-FA-GDNVs)進(jìn)行治療。結(jié)果顯示,Dox-FA-GDNVs顯著抑制了腫瘤生長,效果優(yōu)于游離阿霉素。組織學(xué)分析也證實(shí),Dox-FA-GDNVs處理的腫瘤切片中癌細(xì)胞數(shù)量顯著減少。這些結(jié)果表明,葉酸修飾的GDNVs能夠增強(qiáng)阿霉素的抗腫瘤效果,同時減少藥物對正常組織的毒性。
6.Dox-FA-GDNVs的抗腫瘤效果:基于Ki67和TUNEL實(shí)驗的體內(nèi)評估
Dox-FA-GDNVs對植入的Colon-26細(xì)胞的抗腫瘤效果還通過免疫組化檢測細(xì)胞增殖標(biāo)志物Ki67和TUNEL實(shí)驗進(jìn)行了評估。結(jié)果顯示,與接受游離阿霉素治療的小鼠腫瘤相比,接受Dox-FA-GDNVs治療的小鼠腫瘤中Ki67陽性細(xì)胞的比例顯著降低。在游離阿霉素治療的小鼠腫瘤中,Ki67陽性細(xì)胞的平均比例為64.67%,而接Dox-FA-GDNVs治療的腫瘤中,相應(yīng)比例僅為10%。
TUNEL實(shí)驗表明,在接受生理鹽水或FA-GDNVs治療的小鼠腫瘤中,TUNEL陽性(綠色)凋亡細(xì)胞幾乎無法檢測到(分別為4.7%和3.3%)。而在接受游離阿霉素治療的小鼠腫瘤中,凋亡細(xì)胞可以被檢測到(占18%),并且在Dox-FA-GDNVs治療的小鼠腫瘤中更為顯著,凋亡細(xì)胞占所有癌細(xì)胞的43.3%。這些結(jié)果證實(shí),Dox-FA-GDNVs比游離阿霉素具有更強(qiáng)的抗腫瘤效果。
7. 葉酸修飾GDNVs的體內(nèi)安全性評價:H&E染色分析
作者通過H&E染色(蘇木精-伊紅染色)結(jié)果顯示,與生理鹽水處理的對照組相比,各治療組(包括游離阿霉素和Dox-FA-GDNVs)在心臟、肝臟、脾臟、肺和腎臟中均未顯示出明顯的組織或細(xì)胞損傷跡象。具體而言,未觀察到心肌纖維化、心組織空泡化、肝細(xì)胞水腫、脾臟粒細(xì)胞增多、腎臟腎小管空泡化和腎小管擴(kuò)張伴出血區(qū)域,以及肺組織肺泡壁增厚和細(xì)胞浸潤等病理變化。這些發(fā)現(xiàn)表明,葉酸修飾的GDNVs(FA-GDNVs)作為一種藥物遞送平臺,具有減少游離藥物毒性和不良反應(yīng)的潛力。
文章小結(jié)
本研究作者開發(fā)了一種基于生姜衍生脂質(zhì)的納米載體(GDNVs),用于阿霉素(Dox)的遞送以治療結(jié)腸癌。研究發(fā)現(xiàn),GDNVs能被結(jié)腸癌細(xì)胞高效攝取,且在200 μmol/l濃度下表現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性,相比之下,陽離子脂質(zhì)體會抑制細(xì)胞增殖并增加細(xì)胞凋亡。GDNVs可高效負(fù)載Dox,負(fù)載效率高達(dá)95.9%±0.26%,且藥物釋放具有pH依賴性,能在腫瘤微環(huán)境中快速釋放藥物,減少正常組織毒性。通過葉酸修飾(FA-GDNVs),Dox可精準(zhǔn)遞送至腫瘤部位,顯著增強(qiáng)化療效果。體內(nèi)實(shí)驗表明,F(xiàn)A-GDNVs在小鼠體內(nèi)循環(huán)48d后仍保持穩(wěn)定,且通過非侵入性成像技術(shù)證實(shí)其具有主動靶向腫瘤的能力??鼓[瘤實(shí)驗中,Dox-FA-GDNVs顯著抑制了Colon-26腫瘤生長,效果優(yōu)于游離Dox。免疫組化和TUNEL實(shí)驗進(jìn)一步證實(shí)其抗腫瘤效果,而H&E染色分析顯示,F(xiàn)A-GDNVs未引起明顯組織或細(xì)胞損傷,具有良好的體內(nèi)安全性。該研究展示了天然來源納米顆粒作為藥物遞送載體的潛力,有望減輕傳統(tǒng)合成納米顆粒的潛在問題,并為結(jié)腸癌治療提供新的策略。
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