纳米制剂技术支持的CDDP/ICG联合疗法，用于卵巢癌的协同化疗和光热治疗

《Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine》：Nanoformulation-enabled CDDP/ICG combination for synergistic chemotherapy and photothermal therapy of ovarian cancer

协同化疗与光热疗的纳米系统在卵巢癌中的应用 卵巢癌（OC）面临化疗耐药和毒性强的问题，本研究开发SiO?@PEG-ICG&CDDP纳米系统，通过光热疗法增强药物递送和抑制DNA修复，协同顺铂化疗显著抑制肿瘤生长并减少毒性。

　　

黄启丹|黄景松|邓婷|杨平|陈洁平|张文|黄贺|刘伟民

中国南方肿瘤学国家重点实验室，广东省癌症临床研究中心，中山大学肿瘤中心，中国广东省广州市东风东路651号，510060

摘要

卵巢癌（OC）仍然是一种高度致命的妇科恶性肿瘤，基于铂（Pt）的化疗面临着药物耐药性和全身毒性的挑战。在这项研究中，我们开发了一种基于二氧化硅的纳米粒子系统，称为SiO?@PEG-ICG&CDDP，用于协同递送顺铂（CDDP）和吲哚菁绿（ICG），以实现针对OC的化疗和光热疗法（PTT）。该纳米平台封装了顺铂（CDDP）和吲哚菁绿（ICG），利用增强渗透性和滞留效应（EPR）促进肿瘤积聚。在808纳米近红外（NIR）照射下，ICG介导的光热加热不仅诱导肿瘤消融，还增强了细胞对CDDP的摄取并抑制了DNA修复机制。同时，CDDP通过形成铂-DNA加合物来促进细胞凋亡，破坏DNA复制和转录。体外和体内评估表明，这种组合方法有效逆转了CDDP耐药性，并显著抑制了肿瘤生长，同时将全身副作用降至最低。总体而言，SiO?@PEG-ICG&CDDP代表了一种有前景的纳米治疗策略，通过PTT-化疗协同作用提高基于铂的化疗在卵巢癌中的疗效。

引言

卵巢癌（OC）是全球第三大常见的妇科恶性肿瘤，但它仍然是最致命的，对女性健康构成重大威胁。¹ 2022年，全球估计有324,398例新诊断的OC病例，伴随约206,839例OC相关死亡。² 新诊断OC的标准一线治疗包括手术减瘤后进行基于铂（Pt）的化疗。然而，这种方案的临床疗效常常受到多因素耐药性的影响——包括Pt积累减少、DNA修复能力增强以及特定信号通路的失调——以及严重的全身毒性。这些限制导致患者预后不良和五年生存率低。^{3, 4, 5} 因此，将基于铂的化疗与补充治疗模式结合使用以实现协同效应，是克服耐药性和提高治疗效果的有希望的策略。

光热疗法（PTT）将近红外（NIR）光能转化为局部热量，已成为选择性肿瘤消融的有效方法。^{6, 7} 其优点包括时空可控性、微创性和较低的脱靶效应，使其成为联合治疗的有利候选者。⁸ 重要的是，光热加热不仅直接诱导癌细胞死亡，还增加细胞膜通透性并下调多药耐药相关蛋白1（MRP1），从而促进共施用的化疗药物的细胞内积聚。^{9, 10} 此外，热疗可以抑制关键的DNA修复途径，从而增强DNA损伤药物的效果。^{11, 12} 顺铂（CDDP）作为一种经典的基于铂的化疗药物，通过形成Pt-DNA加合物来发挥其细胞毒性作用，破坏DNA复制和转录，最终触发细胞凋亡。¹³ 因此，将CDDP与PTT结合使用是增强OC抗肿瘤反应的合理方法。

基于纳米粒子的药物递送系统可以通过增强渗透性和滞留效应（EPR）或主动靶向策略来提高治疗药物的肿瘤特异性积聚，同时减少全身暴露和毒性。^{14, 15, 16} 各种无机和混合纳米载体——如二氧化硅纳米粒子、量子点和金属-有机框架（MOFs）——已被广泛研究。¹⁷ 其中，二氧化硅纳米粒子在共递送多种负载物方面具有显著优势，能够在保持其功能完整性的同时保护化学和物理性质，这使其在肿瘤学中得到广泛应用。^{18, 19} 相比之下，某些MOFs可能含有金属离子（例如Fe），这可能与长期毒性有关：²⁰ 而某些聚合物纳米载体（例如多巴胺）的代谢命运尚未完全阐明。²¹ 尽管脂质体由于其磷脂双层结构可以封装亲水性和疏水性药物，但由于CDDP在水相和脂相中的溶解度低，导致药物装载效率低，限制了其对肿瘤的有效递送。²²

为了解决这些挑战，我们开发了一种基于二氧化硅的纳米平台，称为SiO?@PEG-ICG&CDDP，用于共递送CDDP和光热剂吲哚菁绿（ICG），以实现OC中的协同化疗-光热疗法（方案1）。该纳米系统利用EPR效应促进肿瘤积聚，随后细胞内化并释放两种治疗剂。在808纳米NIR照射下，ICG产生局部热疗，诱导肿瘤组织直接热消融。同时，释放的CDDP形成Pt-DNA加合物，破坏DNA功能并激活凋亡途径。此外，PTT诱导的热量增强细胞对CDDP的摄取并抑制DNA修复机制，形成一个正反馈循环，增强顺铂的细胞毒性。总之，我们提出了一种基于纳米医学的组合策略，利用SiO?@PEG-ICG&CDDP结合NIR照射来增强CDDP的疗效并对抗卵巢癌的耐药性。

材料

溴化十六烷基三甲基铵（CTAB）、四乙氧基硅烷（TEOS）和三乙氧基硅烷（TES）购自Sigma-Aldrich。顺铂前药（CDDP）由江苏豪森药业集团有限公司提供。聚乙二醇（PEG）和吲哚菁绿（ICG）分别从Aladdin和Innochem购买。荧光素异硫氰酸酯（FITC）从Innochem获得。细胞计数试剂盒-8（CCK-8）从Zeta Life购买。Calcein-AM、碘化丙啶（PI）等

SiO?@PEG-ICG&CDDP的制备和表征

SiO?@PEG-ICG&CDDP纳米平台的合成方案如图1所示。首先按照既定方法合成SiO?，然后通过聚乙二醇（PEG 2000）进行表面修饰，以提高生物相容性。这些PEG化的二氧化硅纳米粒子作为载体，用于共递送吲哚菁绿（ICG）和顺铂（CDDP），最终得到纳米复合材料SiO?@PEG-ICG&CDDP。

TEM分析确认了纳米粒子的球形形态（图1）

结论

总之，我们成功开发了一种多功能纳米平台SiO?@PEG-ICG&CDDP，用于共递送CDDP和ICG，以实现针对卵巢癌的协同化疗-光热疗法。该纳米系统表现出良好的理化性质、高稳定性和pH触发药物释放特性。体外和体内研究证实，PTT和化疗的结合通过促进药物摄取和诱导

CRediT作者贡献声明

黄启丹：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证，监督，方法学，研究，正式分析，数据管理，概念化。黄景松：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，方法学，研究，数据管理，概念化。邓婷：撰写 – 审稿与编辑，可视化，软件，方法学，研究。杨平：可视化，方法学，正式分析。陈洁平：

未引用参考文献

23., 24., 25.

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金青年科学基金（82103330）的资助。感谢深圳和清医学研究在实验中的帮助和支持。