目的 制备由叶酸壳寡糖修饰的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米粒(F-CS-PLGA-NPs),考察其体外对人卵巢癌细胞(SKOV-3)和耐紫杉醇卵巢癌细胞(SKOV-3/TAX)的抑制作用。方法 采用碳二亚胺法制备叶酸耦联的壳寡糖,以此作为普通纳米粒(PLGA-NPs)的向导材料,采用界面沉积法制备F-CS-PLGA-NPs,噻唑蓝(MTT)法测定对SKOV-3和SKOV-3/TAX体外增殖的抑制作用,流式细胞仪检测细胞凋亡率。结果 体外实验结果显示PLGA-NPs和F-CS-PLGA-NPs对SKOV-3/TAX的增殖抑制作用比SKOV-3更不敏感。F-CS-PLGA-NPs对SKOV-3和SKOV-3/TAX的半数抑制浓度(IC50)分别为(23.17±2.45)和(88.81±10.69) nmol·L-1。结论 叶酸壳寡糖对PLGA-NPs的修饰可增加其对耐药肿瘤细胞的靶向性,为耐药肿瘤的治疗提供新的思。
Objective To encapsulate PLGA nanoparticles modified with folic acid conjuncted chitosan (F-CS-PLGA-NPs) and to study its
紫杉醇(paclitaxel,PTX)通过促进微管蛋白聚合抑制解聚,保持微管蛋白稳定,抑制细胞有丝分裂[1],是卵巢癌治疗的一线药物之一。目前临床缺乏其靶向制剂,且卵巢癌通过细胞内化疗药物外排、细胞内化疗药物代谢解毒增加、DNA损伤修复能力增加、信号传导通障碍、细胞凋亡异常等多种机制产生耐药[2], 其中药物外排所致耐药最为常见。叶酸受体是一种糖基化磷脂酰肌醇连接的膜糖蛋白,在90%以上的卵巢癌细胞上呈现高表达[3],其通过内化方式将叶酸衍生物带入细胞,可成功避免药物外排而将药物导入细胞内,增强了对耐药肿瘤细胞的增殖抑制作用。笔者在本实验拟构建一种叶酸壳寡糖修饰的聚乳酸-羟基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA]纳米粒(F-CS-PLGA-NPs),评价其体外对人卵巢癌细胞(SKOV-3)和耐紫杉醇卵巢癌细胞(SKOV-3/TAX)增殖的抑制作用。
UV-2550紫外-可见分光光度计(日本岛津公司),NICOLET 5700 FTIR Spectrometer红外光谱仪(美国热电公司),Nano-ZS90激光粒度仪(英国马尔文仪器有限公司),H-300型透射电镜(日本日立集团),FEI Quanta 200扫描电子显微镜(荷兰FEI公司),JEOL JFC-1600 AUTO FINE COATER 离子溅射仪(日本电子株式会社),流式细胞仪(FACSCalibur,美国Becton Dickinson),LGJ冷冻干燥机(军事医学科学院实验仪器厂),PC-2000型高效液相色谱(天津市兰博实验仪器设备有限公司),JY92-2D超声细胞粉碎机(宁波新芝生物科技股份有限公司),RT-6500酶标仪(深圳雷杜生命科学股份有限公司),BP211D电子分析天平(德国赛多利斯集团,感量:0.01/0.1 mg)。
紫杉醇(武汉远城科技发展有限公司,批号:20100925,含量99.8%),叶酸对照品(中国食品药品检定研究院,批号:100074-200412,含量≥98%),叶酸(上海如吉生物科技发展有限公司,批号:20110125,含量≥97%),壳寡糖(分子量2 100,脱乙酰度95%,山东奥康生物科技有限公司,批号:20100809),端羧基聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA-COOH,二单体比例75:25,分子量10 000,山东医疗器械研究所,批号:20100612),1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl,北京中生瑞泰科技有限公司,批号:20100625),聚乙烯醇AH-26(PVA AH-26,国药集团化学试剂有限公司,批号:20100116),紫杉醇注射液(TAXOL,北京华素制药股份有限公司,批号:1102291),达尔伯克改良伊格尔培养基(DMEM,美国Hyclone公司,批号:NAD1569),RPMI-1640培养基(美国Invitrogen 公司,批号:NAB1581),细胞周期凋亡试剂盒(江苏碧云天生物技术研究所),其他试剂为分析纯。
人卵巢癌上皮细胞(SKOV-3,武汉大学细胞典藏中心)。
分别取对数生长期的SKOV-3/TAX细胞,稀释成1×105个·mL-1,接种于底部置有盖玻片的6孔板,待细胞生长铺满底部50%时,加入紫杉醇终浓度为100 nmol·L-1的聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米粒(PLGA-NPs)、叶酸壳寡糖修饰的PLGA-NPs(F-CS-PLGA-NPs)、F-CS-PLGA-NPs+叶酸干预,培养24 h后取出盖玻片,用磷酸盐缓冲液(PBS)反复清洗3次,滴加5.0 μg·mL-1DAPI溶液,避光孵育30 min后于激光共聚焦显微镜下观察细胞形态。
取处于对数生长期的SKOV-3和SKOV-3/TAX细胞接种于96孔板,待细胞生长铺满底部后加入紫杉醇终浓度为10,25,50,100,250,500,1 000 nmol·L-1的F-CS-PLGA-NPs,并设PLGA-NPs、TAXOL液组,培养48 h后;加入MTT和二甲亚砜(DMSO)后用酶联免疫吸附测定(ELISA)检测仪于波长492 nm处测定吸光度(
分别取对数生长期的SKOV-3和SKOV-3/TAX细胞稀释成1×105个·mL-1后接种于6孔板中,加入紫杉醇终浓度为50,100,250 nmol·L-1的PLGA-NPs、F-CS-PLGA-NPs、F-CS-PLGA-NPs+叶酸干预组,培养12 h后弃去旧培养基,每孔加入4 ℃ PBS 2 mL反复清洗3次,加入胰酶200 μL消化,去除消化液后加入含有20%胎牛血清的PBS终止消化,离心后用预冷的结合缓冲液490 μL重悬得到细胞悬液,加入Annexin V-FITC 5 μL和碘化丙啶(propidium iodide,PI)5 μL,避光孵育15 min,上机检测。
采用SPSS16.0版统计软件进行分析计,数据以均数±标准差(
在倒置显微镜下观察SKOV-3和SKOV-3/TAX的细胞形态,可见SKOV-3呈椭圆型、细胞质居中;SKOV-3/TAX细胞体积明显增大、形态不规则、胞质内颗粒增多,见
用荧光显微镜观察SKOV-3/TAX细胞对纳米粒的摄取,可见给予PLGA-NPs后,细胞核的染色质高度凝聚、边缘化,而给予F-CS-PLGA-NPs后,细胞核裂解为碎块,产生许多凋亡小体,说明细胞对F-CS-PLGA-NPs摄取的作用显著增强,并且这一作用可被游离叶酸阻断,说明叶酸的表面修饰可以增强SKOV-3/TAX对纳米粒的摄取。结果见
将不同浓度紫杉醇制剂作用于SKOV-3细胞48 h后,F-CS-PLGA-NPs显示出较TAXOL和PLGA-NPs更强的增殖抑制作用,随着紫杉醇浓度增加,对细胞的抑制作用增强,结果见
本实验依据卵巢癌肿瘤细胞表面叶酸受体的高表达,F-CS-PLGA-NPs与其结合时能特异性地将纳米粒包裹的药物导入细胞内,杀伤肿瘤细胞;紫杉醇在临床上主要用于卵巢癌和乳腺癌的治疗,故选择卵巢癌上皮细胞SKOV-3和SKOV-3/TAX细胞作为体外评价细胞。采用大剂量冲击诱导耐药细胞的形成,与临床治疗模式更相似。结果表明,SKOV-3/TAX的细胞体积较SKOV-3明显增大,且胞质颗粒增加,这与紫杉醇通过促进微管蛋白聚合抑制解聚,抑制细胞有丝分裂的作用有关。
实验结果显示,F-CS-PLGA-NPs与TAXOL和PLGA-NPs比较,对SKOV-3/TAX的IC50均差异有统计学意义,说明SKOV-3/TAX可能耐药机制与膜转运蛋白过表达所致的药物外排有关,这与文献[6]报道一致。膜转运蛋白主要有P-糖蛋白(P-gp)、多药耐药相关蛋白(Mrps)、乳腺癌耐药蛋白(Bcrp)等。P-gp作为一种依赖ATP酶供能的跨膜药泵,可把细胞内的药物泵出或使之溢流到细胞外;Mrp1是结合转运蛋白盒,可降低药物在细胞内的积累[7]。研究显示,紫杉醇所致肿瘤细胞耐药与P-gp和Mrps过量表达有关[8]。F-CS-PLGA-NPs对SKOV-3和SKOV-3/TAX的增殖抑制作用强于TAXOL和PLGA-NPs,且这种作用能被游离的叶酸所阻断;当紫杉醇浓度≥25 nmol·L-1时,F-CS-PLGA-NPs对SKOV-3/TAX的杀伤作用显著强于TAXOL和PLGA-NPs,可能是其表面的叶酸受体与细胞表面的叶酸特异性结合后将药物导入细胞内,F-CS-PLGA-NPs进入细胞并不能逆转细胞对紫杉醇的耐药性,但能将更多的紫杉醇靶向入肿瘤细胞;同时F-CS-PLGA-NPs表面的正电荷基团促使其与带负电荷的肿瘤细胞接近,从而加强抗肿瘤效果。
对紫杉醇耐药的卵巢癌细胞最常见的耐药机制包括细胞内微管蛋白浓度降低、微管蛋白亚型表达改变、膜转运蛋白过表达等,本实验在纳米粒表面进行叶酸修饰后仅能说明F-CS-PLGA-NPs不受细胞膜转运蛋白过表达的影响,不能说明其对所有耐药肿瘤细胞均有较强的增殖抑制作用,有关卵巢癌对紫杉醇的具体耐药机制还需要进一步研究。
The authors have declared that no competing interests exist.