Fig 1. a) Schematic illustration for the fabrication of QM-NPQ@PDHNs. b) Illustration showing therapy mechanism of QM-NPQ@PDHNs in the HCC cells with overexpressed GSH and GSTπ.
該納米藥物以兩親性嵌段共聚物聚苯乙烯-block-聚丙烯酸（PS-b-PAA）單球形膠束為載體，通過親疏水作用將NO前藥NPQ負載於膠束內核，藉助溶膠凝膠法在膠束表面形成含有二硫鍵的有機硅殼層，並通過修飾聚乙二醇增強其膠體穩定性。透射電鏡照片顯示其具有均一的球形形貌，100 nm左右的大小能夠賦予其較長的循環時間和較少的器官清除率。谷胱甘肽（GSH）是一種在腫瘤細胞中過量表達的具有巰基活性基團的三肽，它能夠有效降解含有二硫鍵的有機硅雜化殼層，促進NPQ的氧化還原釋放；谷胱甘肽轉移酶GSTπ是一種腫瘤細胞中過量表達的生物活性酶，它能夠催化GSH的巰基進攻NPQ而釋放NO，達到高效的腫瘤抑制效果。Griess試劑法表明，該納米藥物能夠在GSH和GSTπ同時存在的情況下被激活而釋放NO。
Fig 2. a) TEM image of PDHNs. b) TEM images of PDHNs incubated in PBS containing 10 mM of GSH for 1 and 7 d, respectively. c) Nitrate/Nitrite measurement of NO released from QM-NPQ@PDHNs in vitro in response to different concentrations of GSTπ and GSH in PBS containing 5% of DMSO by Griess assays.
研究人員通過細胞實驗證實了該納米藥物能夠在腫瘤細胞內特異性釋放NO，抑制腫瘤細胞增殖。流式細胞術結果表明，該納米藥物在肝癌細胞SMMC-7721和Bel-7402中能夠有效釋放NO；而在正常肝細胞LO2中，與能夠釋放NO的NPQ相比，納米藥物幾乎沒有釋放NO，表現出較高的腫瘤細胞內特異性釋放NO的能力。細胞活力實驗表明，該納米藥物對肝癌細胞的半抑制濃度IC50值遠低於對正常肝細胞的IC50值，表現出對肝癌細胞的特異性殺傷效果。
Fig 3. a) Flowcytometry analysis of NO in SMMC-7721, Bel-7402, and LO2 cells incubated with NPQ, NPQ@PDHNs and QM-NPQ@PDHNs. b)IC50of NPQ, NPQ@PDHNs and QM-NPQ@PDHNs of different times towards SMMC-7721, Bel-7402, and LO2 cells.
在該納米藥物內通過共包覆一種具有聚集誘導發光（AIE）效應的新型熒光染料QM-2，實現了對該納米藥物體內分佈的監控。熒光成像結果顯示該納米藥物可以有效地富集在腫瘤組織，而在其他正常組織中保持較低的濃度。該納米藥物的雜化硅層在血液循環和正常組織中能夠有效防止NPQ發生非酶催化分解釋放NO，這不僅可以提高NO前藥的有效利用率，還能避免NO在血液循環中釋放造成的靜脈舒張、血壓降低等副作用。實驗結果顯示，靜脈注射納米藥物後小鼠血壓僅下降了6.61 mmHg，遠低於NPQ藥物造成的血壓下降值（20.35 mmHg）。抑瘤結果表明，納米藥物在低劑量（5 mg/kg）注射時，抑瘤率達到45.5%，與注射劑量為20 mg/kg的純NPQ藥物的抑瘤效果（49.9%）相當；當納米藥物注射劑量提高到20 mg/kg時，抑瘤率高達84.4%，這在目前負載單一藥物的被動靶向納米藥物中處於最佳水平。
Fig 4. a) The 3D uorescence images of a tumor-bearing mouse after intravenous injection of QM-NPQ@PDHNs for 24 h. b) Changes of mean systolic blood pressure (ΔMSBP) after intravenously injection of NPQ and QM-NPQ@PDHNs. c) The tumor masses for animals after the treatment of NPQ and different doses of QM-NPQ@PDHNs for 21 d.
相關研究成果以“Dual intratumoral redox/enzyme-responsive NO-releasing nanomedicine for the specific, high-efficacy and low-toxic cancer therapy”為題，作為正封面論文，發表於Advanced Materials期刊上，DOI: 10.1002/adma.201704490。
該工作主要由華東理工大學博士研究生賈曉博在李永生教授和中國藥科大學黃張建教授的共同指導下完成。研究得到了國家自然科學基金、國家重點研究開發計劃、上海市優秀學術帶頭人計劃、上海市基礎研究重點項目等支持。
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