CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2020年
纳米金刚石和响应型纳米材料抗实体瘤效应研究
闫庆龙
Subtype博士
Thesis Advisor王丽华
2020-06-01
Degree Grantor中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
Keyword实体瘤 纳米材料 自噬阻断 荧光成像 光热治疗
Abstract肿瘤在临床上有实体瘤和非实体瘤之分。实体瘤可以检查到有形肿块。非实体瘤主要是造血系统肿瘤,仅占全部肿瘤的10%,且影像学检查不可见。目前纳米材料在肿瘤的诊断和治疗研究中主要集中在实体瘤部分并取得了巨大的进展。我们在研究中发现纳米金刚石(Nanodiamonds,NDs)联合三氧化二砷(Arsenic trioxide,ATO)的治疗方案可以显著提升ATO在实体瘤中的治疗效率,本论文基于以上现象,对产生这一结果的机制进行了分析研究。响应型近红外二区纳米探针同时具有肿瘤特异性和发射近红外荧光的优势,在肿瘤的成像和治疗中具有较大的临床应用潜力。对新探针在细胞和动物层面的可行性和安全性验证是探针开发的重点。因此,本论文分别对NDs阻断自噬的机制和新开发的响应型纳米荧光探针NIR-II@Si(Second near-infrared window core-shell silica nanocomposites)和响应型纳米光热探针Nano-PT(Nanostructured photothermal agent)在肿瘤成像和光热治疗中的应用情况进行研究。现在总结如下:(1)通过蛋白质免疫印迹(Western Blot,WB)检测发现NDs能引起LC3和P62在细胞内的聚集,说明NDs对细胞自噬流有调控作用,通过区分自身溶酶体处理功能障碍的串联报告基因mCherry-GFP-LC3检测发现NDs作为自噬抑制剂主要作用方式是调节自噬流和自溶体内容物流。对NDs在细胞内的靶向位点进行检测发现细胞中转录调节因子核蛋白1(Nuclear protein-1,NUPR1)的表达量与NDs的作用时间是呈负相关的。同时,经过NDs处理后NUPR1的下游基因突触小体相关蛋白25(Synaptosome-associated protein 25,SNAP-25),囊泡相关蛋白8(Vesicle-associated membrane protein 8,VAMP8)表达量也相应减少。而SNAP25,VAMP8在细胞中起着介导自噬溶酶体的外排,调控自噬溶酶体晚期进程的作用。接着通过干扰RNA成功抑制了自噬相关蛋白ATG5(Autophagy related protein 5)和ATG7(Autophagy related protein 7)的表达。我们发现敲低ATG5和ATG7后NDs对NUPR1表达的调控作用就消失了,同时NDs叠加ATO的抑瘤效果明显降低。该结果说明在治疗过程中NDs是通过自噬影响细胞内NUPR1的表达并进一步自噬阻断,提高了ATO的实体瘤治疗效果。(2)对NDs和NDs叠加ATO联合治疗中药物的分布代谢及生物相容性进行评估。首先,联合给药过程中,NDs和ATO在全身组织中均有分布,但是在肿瘤中聚集较多,而且在给药周期结束后体内的NDs及ATO会迅速排出体外;其次,我们发现NDs在给药过程中对血液学血生化指标无明显影响;第三,在给药过程中并没有对肝组织造成损伤,相反对肿瘤造成的肝组织损伤有一定的恢复效果;最后,NDs和NDs叠加ATO联合治疗并没有对体重造成明显影响。因此,NDs叠加ATO是一种相对安全的联合给药方式,具有极大的临床应用潜力。(3)使用NIR@Si分别在体外和体内对其成像效果进行检测,并与近红外一区成像效果进行对比。结果表明NIR@Si特异性强、成像效果好、组织穿透深度高。在个体水平可以通过人为控制相应底物的含量实现成像效果的可控性。对NIR@Si的生物相容性进行检测,结果表明该探针可以快速分布到主要脏器中并迅速排出体外,对血液学血生化指标无显著影响。因此,NIR@Si成像效果显著,生物相容性好,具有较大的临床应用潜力。(4)使用Nano-PT分别在体外和体内对其光热治疗效果检测。结果表明NanoPT特异性强、光热转换效率高、肿瘤治疗效果好。对Nano-PT的生物相容性进行检测,结果表明该探针对主要脏器和瘤周组织形态均无显著影响,对血液学血生化指标无显著影响。因此,Nano-PT光热治疗效果显著,生物相容性好,具有较大的临床应用潜力。总之,我们对NDs叠加ATO治疗实体瘤的现象进行了深入的研究,解释了在联合给药过程中NDs通过阻断自噬提高ATO治疗实体瘤的原因,找到了NDs阻断自噬的靶点NUPR1,讨论了NDs叠加ATO治疗实体瘤的安全性等问题,为NDs叠加ATO在实体瘤治疗中的可行性提供了理论支持。接着对新开发的肿瘤响应型纳米荧光探针NIR@Si的肿瘤成像效果和纳米光热Nano-PT的光热治疗效果进行检测,实验结果表明两种探针特异性强,分别实现了肿瘤的成像和治疗。同时两种新型探针的生物安全性较好,均具较大的临床应用潜力。
Pages119
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/32464
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2020年
Affiliation中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
First Author Affilication中国科学院上海应用物理研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
闫庆龙. 纳米金刚石和响应型纳米材料抗实体瘤效应研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2020.
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