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东南大学:工程化的外泌体逆转结肠癌的耐药性

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发表于 2020-1-30 10:07:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
东南大学:工程化的外泌体通过共递送miRNA抑制剂和化疗药物,逆转结肠癌的耐药性

5-氟尿嘧啶(5-FU)是结直肠癌患者的常规治疗药物,但5-FU的耐药性是导致治疗失败的主要原因之一。来自东南大学附属中大医院的肖忠党、陈宝安课题组的研究人员在Journal of Nanobiotechnology杂志上发表文章,利用外泌体共同递送功能抑制性miRNA和抗癌药物5-FU,可以逆转结直肠癌的耐药性,从而增强肿瘤治疗的效力,提供了一种新的耐药性肿瘤的治疗方法。

结直肠癌(CRC)是全球第三大致死性癌症,由于其侵略性高、预后差和缺乏针对性的治疗方法,CRC的发病率和复发率很高。5-FU化疗在CRC的治疗中起着重要作用。但是,长期使用5-FU引起的多药耐药性(MDR)严重削弱了治疗效果。许多机制,例如基因突变、DNA甲基化和组蛋白修饰,都参与了肿瘤细胞对化疗药物的耐药性。人们分析了miRNA在多种癌症的耐药性发展中的作用,表明化学耐药的肿瘤细胞及其亲本化学敏感性细胞具有不同的miRNA表达模式,其分子靶点和机制化学抗性也在此前的一系列研究中被阐明。比如,miR-21通过下调CRC 中的hMSH2诱导5-FU的耐药性。此外,失调miRNA的恢复可以有效克服耐药性。因此,逆转miRNA和化学治疗药物的共同作用将是克服癌症化学疗法中MDR的有前途的方法。但是,安全有效的靶向递送系统对于CRC治疗至关重要。

外泌体是内吞来源的小(40-120 nm)膜囊泡,在多囊泡体(MVB)与质膜融合的过程中释放到细胞外环境中。来自各种细胞的外泌体中mRNA、miRNA和蛋白质是外泌体介导体内细胞间通讯的潜在机制。外泌体的特征之一是促进生物药物有效递送,包括其穿越完整的生物屏障(例如血脑屏障)并将功能性RNA和小分子药物递送至细胞的能力以及它们在血液中的稳定性。此外,外泌体可以通过分子生物学方法轻松获得肿瘤靶向能力,因为它们是天然来源的细胞产物。越来越多的研究着眼于利用这些特征来工程改造天然外泌体,以将药物或功能性核酸递送至特定疾病组织。然而,还未有研究详细分析使用外泌体共同递送功能性RNA和化学治疗药物,因此外泌体用于多成分递送的生物学价值和治疗潜力仍需进一步研究。

在本研究中,研究人员制定了一种策略,可以产生靶标特异性外泌体,以便将miR-21抑制剂(miR-21i)和化学治疗药物共同递送至5FU耐药的结直肠癌HCT-116细胞(HCT-1165FR)中。为了赋予外泌体靶向能力,Her2是一种广泛表达的参与肿瘤发展和抑制的膜蛋白,是实现癌细胞靶向的特异性肿瘤归巢多肽。首先,研究人员将Her2与LAMP2融合,以有效地靶向结肠癌细胞HCT-1165FR。结果显示,Her2-LAMP2融合蛋白在外泌体表面表达,该蛋白通过EGFR受体介导的内吞作用促进HCT-116细胞的靶向细胞摄取。通过工程化的293T细胞可以高产量产生靶标特异性外泌体。通过电穿孔技术将合适浓度的5-FU与这种外泌体混合,可以将5-FU和miR-21i包装到工程化的外泌体中(命名为THLG-Exo)。然后将miR-21i与THLG-Exo / 5FU共孵育,形成共递送系统(THLG-EXO / 5-FU / miR-21i)。

这种工程化的外泌体在体外和体内的靶向和治疗效果方面均得到了评估。工程改造的基于外泌体的5-FU和miR-21i共递送系统可以有效被细胞摄取,并显著下调耐药HCT-1165FR细胞系中miR-21的表达。miR-21的下调诱导了细胞周期停滞,减少了肿瘤的增殖,增加了细胞凋亡,并逆转了miR-21的调控靶标PTEN和hMSH2表达。系统性施用miR-21i在结肠癌小鼠模型中显著降低肿瘤生长。与单独使用miR-21i或5-FU相比,miR-21i和5-FU与工程化的外泌体的联合递送可有效逆转耐药细胞的耐药性,并显著增强耐药细胞的细胞毒性。

参考文献:Liang G, Zhu Y, Ali DJ, Tian T, Xu H, Si K, Sun B, Chen B, Xiao Z. Engineered exosomes for targeted co-delivery of miR-21 inhibitor and chemotherapeutics to reverse drug resistance in colon cancer. J Nanobiotechnology. 2020 Jan 9;18(1):10.



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