叶酸功能化人血清白蛋白纳米制剂在胃癌细胞中传递博莱霉素对基因表达的影响

《Biochemical and Biophysical Research Communications》：Role of Folate Functionalized Human Serum Albumin Nano-formulation for Bleomycin Delivery on Gene Expression in Gastric Cancer Cells

纳米颗粒靶向递送系统通过叶酸修饰人血清白蛋白实现高效pH依赖性博来霉素负载，显著抑制胃癌细胞增殖并诱导凋亡，基因表达分析揭示Caspase-3和NF1上调，p21和Akt1下调，验证了该纳米系统在肿瘤治疗中的潜力。

　　纳米技术在药物递送领域展现出巨大的潜力，尤其是在提高治疗的精准性和减少副作用方面。近年来，科学家们不断探索利用生物相容性材料构建纳米载体，以实现对特定病灶的靶向输送。在癌症治疗中，这一技术尤为重要，因为传统化疗药物往往难以精准作用于癌细胞，同时对健康组织造成不可忽视的损伤。因此，开发一种能够有效靶向癌细胞并减少对正常细胞影响的纳米药物递送系统，成为研究的热点。

本研究聚焦于利用叶酸（Folic Acid, FA）修饰的人血清白蛋白（Human Serum Albumin, HSA）来增强对胃癌细胞的靶向药物输送。Bleomycin（BLM）作为一种有效的天然抗癌药物，已被广泛用于多种癌症的治疗，包括霍奇金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、睾丸癌、乳腺癌、卵巢癌和宫颈癌等。然而，BLM在临床应用中也面临诸多挑战，如严重的肺毒性、快速的肾脏清除率以及广泛的细胞毒性等。这些限制使得BLM的使用受到一定约束，尤其是在需要长期治疗或高剂量应用的情况下。因此，寻找一种能够提高药物在目标区域的浓度，同时降低其对非目标区域影响的递送方式，显得尤为重要。

叶酸是一种具有高亲和力的分子，能够特异性地结合到许多癌细胞表面的叶酸受体（Folate Receptor, FR）。由于癌细胞通常比正常细胞表现出更高的叶酸受体表达水平，利用叶酸作为靶向分子，可以显著提高药物对癌细胞的靶向性。同时，HSA作为一种天然存在的蛋白质，具有良好的生物相容性和生物降解性，且在血液中广泛存在，使其成为构建纳米载体的理想材料。HSA不仅能够作为药物的载体，还能通过其独特的物理化学性质，如表面修饰能力、亲水性和疏水性平衡，提高药物的稳定性和靶向性。

本研究中，通过乙醇脱溶法构建了FA-HSA-BLM纳米载体。这种方法相比传统的纳米颗粒制备方法，具有操作简便、成本低廉的优势。通过将HSA与FA结合，再负载BLM，最终形成的纳米颗粒能够实现对胃癌细胞的靶向输送。研究过程中，采用了多种表征技术，包括动态光散射（DLS）用于测定纳米颗粒的尺寸和分布，扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）用于观察纳米颗粒的形态和表面特性，紫外-可见分光光度计（UV-Vis）用于分析药物的包封效率和释放行为。这些方法为评估纳米颗粒的物理化学性质提供了可靠的数据支持。

在药物释放方面，研究发现FA-HSA-BLM纳米颗粒的释放具有pH依赖性。这意味着在肿瘤微环境中，由于pH值较低，药物能够更快地释放，从而提高其在癌细胞内的浓度。同时，这种纳米颗粒表现出较高的药物负载效率和持续释放能力，使其在肿瘤治疗中具有更大的应用潜力。通过测定不同处理条件下的细胞毒性，包括纯BLM、FA-HSA和FA-BLM-HSA纳米颗粒，研究发现FA-HSA-BLM纳米颗粒对胃癌细胞SNU-5具有显著的杀伤作用，而对正常细胞CCL-241则表现出较低的毒性。这一结果表明，纳米颗粒能够有效减少对健康组织的损害，提高治疗的安全性。

为了进一步探究FA-HSA-BLM纳米颗粒的抗癌机制，研究还采用了实时定量聚合酶链反应（RT-PCR）技术，分析了肿瘤细胞中Caspase-3、NF1、p21和Akt1等关键基因的表达水平。结果显示，Caspase-3和NF1的表达水平显著升高，而p21和Akt1的表达水平则有所下降。Caspase-3是一种重要的促凋亡蛋白，其表达水平的增加表明纳米颗粒能够诱导癌细胞发生程序性死亡。NF1则与细胞增殖和分化密切相关，其表达水平的升高可能意味着纳米颗粒能够抑制肿瘤细胞的生长。而p21和Akt1的表达水平下降，可能表明纳米颗粒能够干扰这些蛋白的正常功能，从而增强抗癌效果。

此外，研究还构建了分子对接模型，以分析BLM与AKT1、Caspase-3、NF1和P21等靶标蛋白之间的相互作用。分子对接是一种计算生物学方法，用于预测药物与靶标之间的结合模式和亲和力。通过这一方法，研究人员能够识别BLM在这些蛋白上的潜在结合位点，从而进一步理解其作用机制。结果显示，BLM能够与这些靶标蛋白形成稳定的结合，这为后续的药理研究提供了理论依据。

综上所述，本研究构建了一种基于FA修饰的HSA纳米载体，能够有效提高BLM在胃癌细胞中的靶向性，减少其对健康组织的损害。这种纳米载体不仅表现出良好的药物释放特性，还能够诱导癌细胞发生凋亡，提高治疗效果。通过多种实验方法，包括细胞毒性测试、基因表达分析和分子对接模拟，研究全面评估了FA-HSA-BLM纳米颗粒的抗癌潜力。这些发现为未来胃癌治疗的靶向药物递送系统提供了重要的参考，并为开发更安全、有效的抗癌药物奠定了基础。