基于功能性核酸的人工囊泡包裹复合纳米颗粒的构建及其在视网膜母细胞瘤靶向诊疗中的应用

基本信息

英文标题：Construction of a Functional Nucleic Acid-Based Artificial Vesicle Encapsulated Composite Nanoparticle and Its Application in Retinoblastoma-Targeted Theranostics

中文标题：基于功能性核酸的人工囊泡包裹复合纳米颗粒的构建及其在视网膜母细胞瘤靶向诊疗中的应用

发表期刊：《ACS Biomaterials Science & Engineering》

影响因子：5.7

作者单位：福建医科大学医学影像学院

作者信息：Xueqi Hu, Dongdong Zhang, Linjie Huang, Zheng Zeng, Yina Su, Shanshan Chen, Xiahui Lin, Shanni Hong.

研究背景

视网膜母细胞瘤(RB)是一种发生在婴儿视网膜中的侵袭性肿瘤。由于治疗诊断剂的靶向性不足，导致早期阶段难以识别和治疗RB，从而影响成像和治疗效果。为了提高成像和治疗效果，研究者构建了一种针对RB的人工囊泡复合纳米粒子。

研究方法

研究人员通过特定化学反应，从KMnO4和oleic acid中制备了磁性纳米颗粒hMNs。

hMNs能够与特定DNAzyme结合，这种酶在生物体内被GSH激活。

在实验室中，研究人员合成了两种DNAzyme(Svv和Bcl-2)及其与hMNs的结合系统，并制备了结合aptamer的hMNs。

细胞实验中，使用Y79(视网膜癌细胞)和APRE-19(正常视网膜上皮细胞)作为模型，通过CCK-8和细胞增殖实验检测不同纳米系统对细胞增殖的影响。

利用流式细胞术和荧光显微镜研究细胞凋亡和细胞内荧光标记物的分布。

动物实验中，在BALB/c裸鼠体内建立Y79肿瘤模型，使用MRI技术观察纳米颗粒在肿瘤成像和体内分布的效果。

进行体内荧光成像实验，观察纳米颗粒在体内的动态分布和靶向效果。

通过体内MRI实验，验证纳米颗粒作为磁共振成像造影剂的潜力。

实验结果

图1展示了Apt-EG@Dual/hMNs的制备过程，以及hMNs和Apt-EG@Dual/hMNs的透射电镜图像。数据显示，Apt-EG@Dual/hMNs的粒径比hMNs有所增加。

图2展示了Svv DNAzyme和Bcl-2 DNAzyme的作用原理及其对相应底物的切割效果。

图3通过荧光淬灭和GSH响应性实验评估了hMNs的性能。数据显示，GSH的加入可以恢复hMNs的荧光。

图4利用激光共聚焦显微镜和流式细胞术观察了不同细胞系对Apt-EG@Dual/hMNs的摄取和分布情况。结果显示，Apt-EG@Dual/hMNs在Y79细胞中的荧光强度明显高于APRE-19细胞。

图5通过qPCR和细胞活力实验研究了Apt-EG@Dual/hMNs对视网膜癌细胞和正常视网膜上皮细胞的影响。结果显示，Apt-EG@Dual/hMNs可以显著降低Y79细胞的活力。

图6通过体内肿瘤模型实验评估了Apt-EG@Dual/hMNs的抗肿瘤效果。结果显示，Apt-EG@Dual/hMNs处理组的小鼠肿瘤体积和重量均显著小于对照组。

图7通过体内荧光成像和MRI成像实验验证了Apt-EG@Dual/hMNs的靶向性和成像效果。结果显示，Apt-EG@Dual/hMNs可以显著增强肿瘤区域的信号。

研究结论

研究人员开发了一种名为Apt-EG@Dual/hMNs的纳米系统，该系统可以特异性地靶向过度表达核仁素的视网膜癌细胞。

当纳米系统通过内吞作用进入细胞内时，hMNs可以被细胞内的GSH还原，释放出Mn2+。随后，完全释放出荧光标记的Bcl-2 DNAzyme和Svv DNAzyme，实现体内荧光成像。

Mn2+不仅可以作为MRI的对比剂，还可以作为DNAzymes的辅因子，切割Bcl-2 mRNA和Svv mRNA，实现有效的双重基因沉默治疗，从而在体外和体内研究中实现可激活的双模态FL/MR成像和增强的基因沉默治疗。

Apt-EG@Dual/hMNs因其良好的生物相容性、癌细胞识别能力、双重基因沉默能力和FL/MR成像能力，有望提高治疗效果，并为眼内恶性肿瘤的治疗提供基础。