超声引导同源靶向外泌体纳米声敏剂用于增强声动力抗肿瘤治疗

【作者】 刘亦晨； 郭凯丽； 张坤； 刘全宏； 王攀； 王筱冰；

【机构】 陕西师范大学生命科学学院；

【摘要】 目的声动力疗法(Sonodynamic Therapy,SDT)是利用超声激活肿瘤组织富集的敏化剂达到抗肿瘤作用的治疗方式~1。设计超声响应性高,生物相容性好的纳米声敏剂是该领域的重要课题。本研究设计制备了载声敏剂华卟啉钠(Sinoporphyrin sodium,DVDMS)的外泌体纳米声敏剂复合体(EXO-DVDMS),从细胞水平和在体水平两方面研究了EXO-DVDMS协同超声对乳腺癌的杀伤效应。方法通过筛选优化孵育条件,利用DVDMS和蛋白之间自发结合~2,控制DVDMS加载在外泌体腔内及膜表面,制备具有超声控释及增强SDT作用的内源性纳米声敏剂。采用透射电子显微镜,纳米颗粒跟踪分析系统,蛋白质免疫印迹法对EXO-DVDMS进行理化性质、形貌、表面蛋白的表征。透析法测定超声作用下EXO-DVDMS的药物释放规律及超声控释性。流式细胞仪联合激光共聚焦显微镜对EXO-DVDMS的细胞摄取规律、同源靶向性、药物亚细胞器定位进行分析,联合活性氧探针DCFH-DA,DHE,测定超声作用下胞内活性氧含量。MTT法,钙黄绿素/PI双染检测EXO-DVDMS-SDT对细胞的杀伤效应。以乳腺癌4T1荷瘤小鼠为模型,通过小动物活体成像系统分析超声引导下EXO-DVDMS在肿瘤组织的同源靶向性,分布代谢规律及肿瘤组织中DVDMS的药物渗透情况。通过对肿瘤生长情况的测定及免疫组织化学研究EXO-DVDMS-SDT协同引导超声对乳腺癌生长及肺转移的抑制作用。结果所制备EXO-DVDMS平均粒径为(126.71±3.86) nm,DVDMS的包封率约为84.75%,具有外泌体标志性蛋白。超声作用下,EXO-DVDMS药物释放随着超声强度的增强而提高。相较于游离DVDMS,肿瘤同源的EXO-DVDMS能够优先选择富集于同源肿瘤细胞,且外泌体包载显著改善敏化剂在酸性环境中的稳定性。EXO-DVDMS被细胞内吞摄取后,在超声刺激和酸性pH共同作用下,定向释药,产生大量活性氧,显著增效SDT对肿瘤细胞杀伤效果。小动物活体成像结果显示,超声可进一步引导同源外泌体的靶向富集,并提升药物在肿瘤组织内的渗透性和均匀性。引导超声作用下EXO-DVDMS-SDT,能够显著提升DVDMS-SDT的肿瘤抑制效果,促进肿瘤细胞凋亡,抑制肿瘤肺转移。结论研究设计制备了一种可超声控释、具有同源靶向性、生物安全性高、高效低毒的外泌体纳米声敏剂EXO-DVDMS,为天然纳米囊泡用于激活性癌症精确诊疗提供了新见解和依据。更多还原