標的薬物送達のためのドキソルビシンを装填したアプタマー-PEI-G-PEG改変金ナノ粒子の合成
Summary
このプロトコルでは、ドキソルビシンを装填したAS1411-g-PEI-g-PEG変性金ナノ粒子は、3段階のアミド反応を介して合成される。次いで、ドキソルビシンをロードし、癌治療のために標的癌細胞に送達する。
Abstract
健康な細胞における薬剤耐性および毒性のために、ドキソルビシン(DOX)の使用は臨床癌治療において限られている。このプロトコルは、ポリエチレングリコール(PEI-g-PEG)共重合体機能化金ナノ粒子(AuNPs)をアミド反応を介してアプタマー(AS1411)とDOXを移植したポリ(エチレニミン)の設計を記述する。AS1411は、がん細胞上の標的ヌクレオリン受容体と特異的に結合し、DOXが健康な細胞の代わりに癌細胞を標的とするようにする。まず、PEGはカルボキシ化され、次いで分枝状PEIに移植し、PEI-g-PEG共重合体を得、これは 1HNMR分析によって確認される。次に、PEI-g-PEG共重合体被覆金ナノ粒子(PEI-g-PEG@AuNPs)が合成され、DOXとAS1411はアミド反応を介して徐々にAuNPsに共有結合される。調製されたAS1411-g-DOX-g-PEI-g-g-PEG@AuNPsの直径は、-29.3mVのゼータ電位を有する、ナノ粒子が水および細胞媒体において安定であることを示す。.細胞細胞毒性アッセイは、新たに設計されたDOX搭載AuNPsが癌細胞を殺すことができることを示している(A549)。この合成は、連続アミド反応によって達成されるAuNPs上のPEI-g-PEGコポリマー、アプタマー、およびDOXの繊細な配置を示しています。このようなアプタマー-PEI-g-PEG機能化されたAuNPsは、がん治療における標的薬物送達のための有望なプラットフォームを提供する。
Introduction
世界的に主要な公衆衛生上の問題である癌は、治癒率が低く、再発率が高く、死亡率が高いとして広く特徴づけられている。現在の従来の抗癌法には、手術、化学療法、および放射線療法3が含まれており、その中で化学療法は、クリニック4における癌患者に対する主要な治療法である。臨床用抗癌剤は主に、パクリタキセル(PTX)5およびドキソルビシン(DOX)6,7を含む。DOXは、抗新生剤である、癌細胞毒性および癌細胞増殖の阻害の利点のために、臨床化学療法に広く適用されている8,9。しかし、DOXは心毒性10、11を引き起こし、DOXの短い半減期は、診療所12での適用を制限する。したがって、DOXをロードし、標的領域に制御された方法で潜伏放出するために分解性薬物キャリアが必要である。
ナノ粒子は標的薬物送達システムで広く使用されており、がん治療にはいくつかの利点があります(すなわち、大きな表面対体積比、小型、様々な薬物をカプセル化する能力、および調整可能な表面化学など)13、14、15。特に、金ナノ粒子(AuNPs)は、光熱癌治療16,17などの生物及び生物医学的用途において広く用いられている。AuNPsのユニークな特性は、ファシリティ合成や一般表面官能化など、がん治療18の臨床分野において優れた見通しを持っている。また、AuNPは、多くの研究で薬物送達戦略を特定し、腫瘍を診断し、抵抗を克服するために使用されてきました19,20.
それにもかかわらず、AuNPは、標的化およびアクセシビリティ特性などの強化された浸透および保持(EPR)を介して腫瘍病変で高い局所放出を介して薬剤耐性を克服するためにさらに調整される必要がある。ポリマー機能性のAUNPsは、疎水性抗癌剤の水溶性の改善や長期の循環時間21,22などの独自の利点を発揮している。ポリエチレングリコール(PEG)、ポリエチレンイミン(PEI)、ヒアルロン酸、ヘパリン、キサンタンガムなどの様々な生体適合性ポリマーがAuNPコーティングに使用されています。その後、AuNPsの安定性とペイロードが23を改善します。具体的には、PEIは、一次、二次、および第三級アミンの多くの繰り返し単位で構成される高度に分岐したポリマーである24。PEIは、優れた溶解性、低粘度、高い機能性を有しており、AUNP上でのコーティングに適しています。
一方、抗癌剤は、癌細胞に直接送達する必要があり、負荷効率を向上させ、原発性および進行転移性腫瘍25を治療するための毒性を低くする必要がある。標的リガンドは、抗癌剤標的送達システム26に大きな可能性を秘めている。標的分子結合に対するその選択性は、特異性を標的とする抗癌薬を付与し、疾患組織における薬物濃縮を増加させる27。よりリガンドには、抗体、ポリペプチド、および小分子が含まれる。他のリガンドと比較して、核酸アプタマーは、インビトロで合成することができ、変更が容易である。AS1411は、癌細胞28、29、30上の過剰発現標的核タンパク受容体に特異的に結合する安定な二量体G-四量体構造を形成する非修飾26bpホスホジエステルオリゴヌクレオチドチドである。AS1411は多くの癌細胞の増殖を阻害するが、健康な細胞31、32の増殖には影響しない。その結果、AS1411は理想的な標的薬物送達システムを作製するために使用されてきた。
本研究では、PEI-g-PEG共重合体をアミド反応を介して合成し、次いでPEI-g-PEG共重合体被覆金ナノ粒子(PEI-g-PEG@AuNPs)を作製した。さらに 、DOXと AS1411 は、図 1 に示すように、準備された PEI-g-PEG@AuNPsに順次リンクされています。この詳細なプロトコルは、研究者がDOXとAS1411を搭載した新しいPEI-g-PEG@AuNPsの製造に関連する多くの一般的な落とし穴を避けるのを助けることを目的としています。
Protocol
Representative Results
Discussion
1HNMRスペクトル(図2)は、CT-PEG共重合体とPEI-g-PEG共重合体の合成に成功したことを確認した。PEGとPEIの分子量はそれぞれ1,000と1,200であった。さらに、EDC/NHS触媒系を用い、アミド反応を介してPEI-g-PEG共重合体を合成した。なお、PEGとPEIの分子量がPEI-g-PEG共重合体を合成するために変化した場合、反応時間と触媒系を再評価する必要がある。また、AUNPs上のPEI-g-PEG共?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、中国の国立自然科学財団(31700840)によって資金提供されました。河南省の主要な科学研究プロジェクト(18B430013、18A150049)。この研究は、XYNUの若い学者のための南湖学者プログラムによって支えられた。著者たちは、XYNUのライフサイエンス大学の学士学生ゼボ・クに、彼の役に立つ作品に感謝したいと思います。著者らは、XYNUの分析・試験センターが機器の使用を認めることを望んでいる。
Materials
| 4-Dimethylaminopyridine | Macklin | D807273 | |
| A549 cell | ATCC CCL-185TM | ||
| AS1411 | BBI Life Sciences Corporation | 5'-d (TTTGGTGGTGGTGGTTGTGGTGGTGGTGG) FL-AS1411 (fluorophore-labeled AS1411) | |
| Anhydrous Tetrahydrofuran (THF) | SinoPharm Chemical Reagent Co., Ltd | ||
| Cell counting kit-8 (CCK-8) | Sigma Aldrich | 96992-500TESTS-F | |
| Dichloromethane | Traditional Chinese medicine | 80047318 | |
| Diethyl ether (Et2O) | SinoPharm Chemical Reagent Co., Ltd | ||
| Dimethyl sulfoxide | Macklin | D806645 | |
| Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) | Sigma Aldrich | ||
| Doxorubicin hydrochloride | Rhawn | R017518 | |
| Ether absolute | Traditional Chinese medicine | 80059618 | |
| Field Emission Transmission Electron Microscope | FEI Company | Tecnai G2 F 20 | |
| Gold(III) chloride trihydrate | Rhawn | R016035 | |
| Laser Particle-size Instrument | Malvern Instruments Ltd | ZetasizerNanoZS/Masterszer3000E | |
| Microplate Reader | Molecular Devices | SpectraMax 190 | |
| N-(3-Dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride | Macklin | N808856 | |
| N-Hydroxysuccinimide | Macklin | H6231 | |
| NMR software | Delta 5.2.1 | ||
| Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer | JEOL | JNM-ECZ600R/S3 | |
| Origin 8.5 | OriginLab | ||
| Penicillin | Sigma Aldrich | V900929-100ML | |
| Phosphate-buffered saline | Sigma Aldrich | P4417-100TAB | |
| Poly(ethylene glycol) | Sigma Aldrich | 81188 | BioUltra, average Mn ~ 1000 |
| Poly (ethyleneimine) solution | Sigma Aldrich | 482595 | average Mn ~ 1200, 50 wt.% in H2O |
| Sodium borohydride, powder | Acros | C18930 | |
| Streptomycin | Sigma Aldrich | 85886-10ML | |
| Succinic anhydride | Traditional Chinese medicine | 30171826 | |
| Tetrahydrofuran | Traditional Chinese medicine | 40058161 | |
| Triethylamine | Traditional Chinese medicine | 80134318 | |
| UV/VIS/NIR Spectrometer | Lambda950 | Lambda950 | |
| X-ray Photoelectron Spectrometer | Thermo Fisher Scientific | K-ALPHA 0.5EV |
Referências
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