间充质干细胞在肿瘤靶向递药系统中的应用文献综述

 2022-12-07 16:54:01

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

【拟研究或解决的问题及背景】

由于环境污染、不良的生活习惯等问题,全球癌症的发生和和死亡率不断增长,2015年中国大约有四百万新增癌症病例,三百万患者死亡,癌症的预防及治疗研究刻不容缓,其中最有前景的领域之一便是抗癌药物的靶向递送。近年来,靶向递送系统得到广泛关注,如脂质体、磁性纳米粒、胶束、微泡等靶向递送载体不断优化,但仍然存在靶向性低、难以到达肿瘤深部、易被网状内皮系统(RES)清除等缺点。而细胞载体由于其具有肿瘤趋向性,可穿透多级生物膜屏障且具有血液中长循环等特点,逐渐成为研究热点,如红细胞、免疫细胞、干细胞等。间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells,MSCs)是干细胞家族的重要成员,属于多能干细胞,具有来源广泛、易扩增、免疫原性低、肿瘤趋向等特点,是一种极具应用潜力的细胞载体。

间充质干细胞最早在1966年由Fridenstein从骨髓间质中分离提取出[11],并发现其可分化为成骨细胞,由于其存在于间质中,且具有一定干性,因而被命名为间充质干细胞 。2006年,国际细胞疗法协会干细胞委员会提出鉴定MSCs的3条基本标准[12]:(1)标准培养条件下具有塑料贴壁特性;(2)细胞表面表达CD105、CD73、CD90,不表达CD45、CD34、CD14或CD11b、CD79alpha;或CD19和HLA-DR;(3)可在体外分化为成骨、脂肪、软骨细胞。

MSCs来源广泛,可从骨髓、脂肪、脐带等部位提取,利用MSCs的贴壁特性,使其与非MSCs等进一步分离。MSCs不但易扩增,同时还具有以下优点:(1)具有低免疫原性,可产生免疫抑制作用[13]。研究表明,MSC低表达MHCⅠ,不表达MHCⅡ,不表达共刺激分子,如CD40,CD80,CD86,具有低免疫原性。同时,MSC具有广泛的免疫调节功能,对固有免疫及适应性免疫都有影响,可抑制免疫细胞增殖、成熟;(2)肿瘤及炎症组织趋向性,与肿瘤靶向的纳米载体系统相比,MSCs具有肿瘤部位的归巢性,其中涉及多种细胞因子,如从肿瘤组织中释放肿瘤坏死因子TNF-alpha;[14]、转化生长因子TGF-beta;[15]、单核细胞趋化蛋白MCP-1[16]等,因此可产生更强的肿瘤靶向效率;(3)MSC无神经毒性或致瘤性[7],且可基因修饰MSCs,表达治疗蛋白并分泌至肿瘤微环境中。正是由于MSCs的这些内在生物学特性,使其可成为新一代肿瘤靶向治疗的递送载体。

目前的纳米药物肿瘤靶向系统主要分为两类:被动靶向系统、主动靶向系统。前者主要是利用肿瘤的高通透性和滞留效应(EPR),而EPR效应并不是存在于所有肿瘤中的普遍现象,很有可能只局限于高灌注肿瘤,且在高度血管化的肿瘤中,也存在低灌注或低氧区域,这种情况下便很难利用EPR效应达到肿瘤靶向治疗的效果。主动靶向给药系统利用配体与肿瘤细胞上过表达的受体、表面抗原相结合,但由于递送系统首先是利用EPR效应被动地在肿瘤部位积累,随后才会连接到肿瘤细胞,因此,这种主动靶向也同样具有被动靶向所存在的局限性。

MSCs能够主动地趋向肿瘤部位,具有浸润性,可达到肿瘤深部,因此,对于紫杉醇等经典抗癌小分子,也可以利用MSCs,实现细胞载药,增强其主动靶向效果,提高治疗效率。但由于MSCs表面高表达P-gp,具有多药耐药性,因此普通药物在短时间内便被泵出细胞外。近期,以纳米粒为基础的MSC递送系统受到极大关注,将纳米粒控制释药的优点与MSC的靶向性相结合,便可增强总体药物递送性能,也可减少药物本身对MSC的毒性。

如Theodora等利用INVITE M (Inulin-d-alfa-tocopherol succinate micelles)胶束[38],包封疏水性药物,姜黄素,粒径较小,约7nm,易穿过细胞膜,可在几分钟内达到MSCs的最大载药量。单独使用姜黄素时,易对MSCs产生毒性,而引入INVITE后,毒性减小。Tanmoy等[39]利用PLGA纳米粒,通过细胞内吞作用,将PLGA包封的紫杉醇内化至细胞中,一部分内化的粒子能够从溶酶体中逃逸,进入细胞质中,纳米粒保留在细胞中,作为药物储库,逐渐释放药物,活体成像显示,药物可在1h内到达肺部并在肺中聚集。Mathilde Roger等[40],利用聚乙酸PLA、脂质纳米囊包裹香豆素-6,纳米粒进入MSCs中后,并未影响MSC的存活率、迁移能力、以及成骨、成脂的分化能力。MSCs能够主动地趋向肿瘤部位,对侵入肿瘤中的中性粒细胞和巨噬细胞产生的炎症信号作出应答。然而,MSCs会表达出药物外排转运体,如P-糖蛋白,使细胞内药物累积减少,此外,小分子也会很快从细胞中扩散清除出去。

PLGA能够通过细胞内吞作用,内化至细胞中,一部分内化的粒子能够从溶酶体中逃逸,进入细胞质中。纳米粒能够保留在细胞中,作为药物储库,逐渐释放药物。该文献的主要目的是研究载多柔比星(DOX)的PLGA纳米粒在MSCs中时,该系统在小鼠B16F10肺转移模型中的作用。

【实验思路及初步计划】

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