《RSC Pharmaceutics》:Restoration of tumor suppression and improved anticancer efficacy following nanoparticles-mediated combined anti-miRNA 21 and 5-fluorouracil therapy in colorectal cancerOpen Access
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RNA干扰(RNAi),尤其是通过微小RNA(microRNA,miRNA)调控,已成为通过精确靶向并降解特定mRNA转录本以干预遗传性疾病的重要治疗策略。5-氟尿嘧啶(5-FU)是治疗结直肠癌的基础化疗药物,具有广谱抗癌效力,但耐药性与脱靶副作用显著限制其临
RNA干扰(RNAi),尤其是通过微小RNA(microRNA,miRNA)调控,已成为通过精确靶向并降解特定mRNA转录本以干预遗传性疾病的重要治疗策略。5-氟尿嘧啶(5-FU)是治疗结直肠癌的基础化疗药物,具有广谱抗癌效力,但耐药性与脱靶副作用显著限制其临床疗效。miRNA 21在乳腺癌、肺癌、前列腺癌及结直肠癌等多种恶性肿瘤中异常高表达,且在结直肠癌中与肿瘤进展和转移呈强正相关。本研究探讨抗miRNA 21与5-FU共递送增强结肠癌治疗效果的潜力。研究人员发现,该联合纳米制剂诱导的凋亡响应显著优于单药(7.39±0.46%),较5-FU单药(5.56±0.06%)提升1.33倍,较抗miRNA 21单药(3.59±0.04%)提升2.06倍。结果表明,这种双模态策略可通过有效促进凋亡、潜在降低高剂量单药相关不良反应来改善癌症治疗。
研究背景与立项依据
结直肠癌(CRC)为全球第三大高发癌症,2020年新发约190万例、死亡约90万例。5-氟尿嘧啶(5-FU)通过抑制胸苷酸合成酶(TS)阻断DNA复制所需脱氧核苷酸池,并可掺入RNA/DNA引发断裂,但存在半衰期短(10–20分钟)、口服生物利用度低、胃肠毒性和耐药等瓶颈。miRNA 21在CRC中显著上调,通过下调KRIT1激活β-catenin信号促进增殖并抑制凋亡,且参与介导5-FU耐药。研究人员拟将抗miRNA 21与5-FU共载于聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)负电纳米粒,利用肿瘤高通透长滞留效应实现共递送,逆转miRNA 21介导的耐药并增敏化疗。该文发表于《RSC Pharmaceutics》。
主要关键技术方法
研究人员采用双乳化溶剂挥发法制备负载5-FU、FAM标记锁核酸抗miRNA 21(anti-miRNA 21)及双药的PLGA纳米粒,以人结肠腺癌HT-29细胞(购自ATCC)为体外模型;通过动态光散射(DLS)测粒径/PDI/ζ电位,透射电镜(TEM)与原子力显微镜(AFM)确证形貌;以香豆素6示踪结合DAPI核染评估摄取;MTT法测活力,Calcein AM/碘化丙啶(PI)活死染色计数,流式Annexin V-FITC/PI分选凋亡;ELISA定量IL-8与PTEN,单因素ANOVA+Tukey检验(p<0.05为显著)。
研究结果
3.1 纳米制剂理化表征:优化双载PLGA粒径183.3±2.1 nm,PDI 0.08±0.05,ζ电位?25.7±1.8 mV,anti-miRNA 21包封率83.2±0.9%、5-FU 90.4±0.3%,药物负载分别为1.73%与19.82%,总载药21.55%。
3.2 TEM分析:150–200 nm均匀球形、无聚集。
3.3 AFM分析:二维/三维形貌证实分散良好、表面光滑、近球形。
3.4 细胞摄取:香豆素6绿光定位于胞质近核区,DAPI蓝染核,证实HT-29高效内吞。
3.5 细胞毒性(MTT):24/48/72 h时联合组存活率降幅最大(24 h降42.0±2.8%),优于5-FU单药(31.5±3.1%)与anti-miRNA 21单药(19.9±2.8%)。
3.6 活死染色:死/活比联合组3.72±0.21,高于5-FU组2.80±0.28与anti-miRNA 21组1.92±0.22。
3.7 IL-8表达:对照组最高;5-FU NPs降26.6±4.0,anti-miRNA 21 NPs降49.7±5.4,联合组降63.9±3.8,提示炎症微环境被抑制。
3.8 PTEN表达:安慰剂1.01±0.09,5-FU NPs 1.53±0.06,anti-miRNA 21 NPs 1.72±0.06,联合组2.12±0.26(fold change相对对照),肿瘤抑制因子恢复最强。
3.9 凋亡(流式):对照1.9±0.2%,anti-miRNA 21 3.6±0.04%,5-FU 5.6±0.06%,联合7.4±0.5%;联合组较5-FU单药1.33倍、较anti-miRNA 21单药2.06倍。
讨论浓缩
研究人员指出,5-FU受限源于快速清除与耐药,miRNA 21高表达既促癌又助耐药;PLGA负电纳米粒(FDA/EMA批准)凭EPR效应与共载控制释放克服递送障碍。TEM/AFM/DLS证实体外质量;摄取实验显示胞质近核分布利于RNAi发生于胞质。MTT与活死染色一致显示联合组细胞减活最强;IL-8下调表明抗炎微环境重塑,PTEN上调证伪PI3K/Akt通路再激活,凋亡流式定量确认双通路协同。差异源于各 assay 终点不同(代谢活性/膜完整性/磷脂酰丝氨酸外翻)。局限在于未做血清稳定性、释放动力学、RT-qPCR直接定量miRNA 21敲低及体内小鼠验证。
结论翻译
5-氟尿嘧啶(5-FU)因强效抗癌是CRC化疗基石,但耐药限制疗效;miRNA 21高表达关联结肠肿瘤生长、侵袭及凋亡抵抗,使癌细胞对5-FU不敏感。结果表明,双药策略通过同时激活多条凋亡通路增强疗效。综上,本研究揭示基于纳米颗粒的联合治疗在有效诱导凋亡、潜在减轻高剂量单药不良反应方面改善CRC治疗结局的潜力。