一种用于肿瘤放疗增敏的钙离子纳米调节器及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种用于肿瘤放疗增敏的钙离子纳米调节器及其制备方法与应用。以自组装肽GFFpY为骨架，合成多肽衍生物CAP

【技术实现步骤摘要】
一种用于肿瘤放疗增敏的钙离子纳米调节器及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及纳米生物医药材料领域，涉及一种肽基钙离子（Ca
2+
）纳米调节器的制备方法及其在肿瘤放疗增敏中的应用。

技术介绍

[0002]近年来，我国癌症的发病数和死亡数逐年攀升，2022年国内癌症的死亡病例估计将达到美国的五倍，癌症负担的加重严重影响着社会公共卫生安全和国民经济增长。放疗作为三大传统治疗手段之一，在肿瘤的临床治疗中占据着举足轻重的地位，超过70%的癌症患者会接受放疗或放疗联合治疗。然而，肿瘤组织异质性引起的放疗抵抗以及辐射可造成正常组织损伤等问题始终是各种放疗手段难以突破的瓶颈。因此，开发能够特异性提高肿瘤细胞放射敏感性，同时降低正常组织受损的放疗增敏剂对于提高放疗疗效具有重要意义。
[0003]肿瘤细胞在放疗过程中可通过多种机制产生耐受，以规避放疗造成的直接及间接损伤。其中，照射引起的内质网应激是肿瘤发生放疗抵抗的主要原因之一。具体来说，内质网上的钙调蛋白在Ca
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存在下与酪氨酸激酶结合引起下游一系列信号传递，最终通过上调凋亡调节器分子MCL保护细胞免于放疗产生的ROS引起的损伤。内质网作为细胞内最重要的Ca
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储存场所，在肿瘤细胞中受到严格的调控，以维持胞质内的Ca
2+
稳态。因此，破坏肿瘤细胞内的Ca
2+
稳态，理论上会放大照射引起的ROS损伤，有望逆转肿瘤对放疗的耐受。
[0004]目前，已有多个研究团队设计了负载Ca
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的纳米材料，通过将外源性Ca
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运输至肿瘤，达到破坏肿瘤细胞内Ca
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稳态的目的。例如，Tan等人报道了一种核壳结构的纳米材料（TiO2@CaP），其可在超声激活的酸性肿瘤微环境中特异性释放Ca
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，诱导线粒体功能障碍（Angew Chem Int Ed Engl 2021, 60: 14051）；Zheng等人报道了一种多通道Ca
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纳米调节器（CaNM
CUR+CDDP
），在进入肿瘤细胞后，其通过突释Ca
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同时抑制Ca
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外排联合化疗药顺铂诱导线粒体的多级破坏，从而显著抑制肿瘤的增殖（Adv Mater 2021, 33: 2007426.）。然而，这种外源Ca
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的运输不仅对载体有特殊要求，而且常会引起正常组织，如肌肉、神经等的异常激活。事实上，肿瘤细胞外Ca
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浓度（1
−
1.5 mM）与胞质Ca
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浓度（约100 nM）的梯度差超过10000倍。因此，通过将内源性高浓度胞外Ca
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引入胞内来破坏Ca
2+
稳态是一种安全便捷的策略，可避免钙基纳米材料引入造成的机体损伤。肿瘤细胞质Ca
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稳态的维持一方面依赖于细胞膜表面高表达的瞬时感受器电位香草酸受体1（TRPV1）等Ca
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通道来调控Ca
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的内流。另一方面，肿瘤细胞还可以通过精确控制内质网上的Ca
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释放通道，例如鱼尼丁蛋白（RyR），来调节胞质中的Ca
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含量。因此，设计以TRPV1和RyR为靶点的肿瘤干预策略有望通过“胞外Ca
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内流”联合“内质网Ca
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释放”共同实现细胞质Ca
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稳态的破坏，从而有效逆转放疗耐受。香草壬酰胺类化合物，如辣椒素（CAP）是典型的TRPV1激动剂，可以通过激活TRPV1引起Ca
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内流入细胞。RyR因富含半胱氨酸而对细胞内的氧化还原非常敏感，一氧化氮（NO）可通过对半胱氨酸的巯基进行亚硝基化修饰导致RyR失活，从而引起Ca
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从内质网释放至胞质。此外，
肽基纳米材料具有制备简单、多模块易修饰、生物相容性好等优点，在药物递送方面应用前景广阔。因此，本专利技术拟以自组装多肽为骨架，同时采用肿瘤微环境响应性化学键分别连接CAP和NO，并通过分子自组装技术制得一种可诱导肿瘤细胞内Ca
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稳态失衡的Ca
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纳米调节器，作为放疗增敏剂来逆转肿瘤对放疗的耐受。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在开发一种CAP和NO共递送的肽基Ca
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纳米调节器（CAP
‑
P
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NO）并将其用于特异性破坏肿瘤细胞内Ca
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稳态以逆转肿瘤放疗耐受。本专利技术的Ca
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纳米调节器具备以下优势：（1）原料经济易得，制备过程简单；（2）纳米纤维微观结构稳定；（3）具备酸响应释放CAP和谷胱甘肽（GSH）响应释放NO的特性：对于CAP的释放，在pH为7.4时，经16 h后CAP
‑
P
‑
NO可释放出约36%的CAP，而在pH为6.5时，CAP的释放速度明显加快，孵育相同时间后CAP累积释放率高达96％，对于NO的释放，在生理条件的GSH浓度（2μM）下，12 h后仅有16%的NO释放，而在肿瘤细胞内GSH浓度（10 mM）下，12 h后NO的累积释放率可达86%；（4）可有效打破肿瘤细胞内和线粒体内的Ca
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稳态：ICP
‑
MS结果显示，经CAP
‑
P
‑
NO处理后，细胞内Ca
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含量是空白对照组的1.66倍，线粒体内Ca
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含量是空白对照组的3.07倍；（5）能显著增强肿瘤细胞对放疗的敏感性，以放疗耐受的胰腺癌Panc
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1细胞为模型，克隆形成实验显示，经CAP
‑
P
‑
NO预处理后再给予6Gy剂量照射，与单纯照射组相比，克隆团几乎全部消失，通过生存曲线计算其放疗增敏比值为1.58，远高于市售的甘氨双唑钠（1.17）。
[0006]为了实现本专利技术的目的，本专利技术的技术方案如下：一种用于肿瘤放疗增敏的Ca
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纳米调节器CAP
‑
P
‑
NO，其特征在于：它是以自组装肽GFFpY为骨架，分别在其两端键连辣椒素（CAP）和一氧化氮供体（Pen
‑
NO），得到的多肽衍生物CAP
‑
GA
‑
GFFpY
‑
Pen
‑
NO在碱性磷酸酶（ALP）催化下，通过分子自组装形成一种可诱导肿瘤细胞内Ca
2+
稳态失衡的Ca
2+
纳米调节器，以逆转肿瘤对放疗的耐受；CAP
‑
GA
‑
GFFpY
‑
Pen
‑
NO的化学结构如结构式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于肿瘤放疗增敏的Ca
2+
纳米调节器CAP
‑
P
‑
NO，其特征在于：它是以自组装肽GFFpY为骨架，分别在其两端键连辣椒素CAP和一氧化氮供体Pen
‑
NO，得到的多肽衍生物CAP
‑
GA
‑
GFFpY
‑
Pen
‑
NO在碱性磷酸酶（ALP）催化下，通过分子自组装形成一种可诱导肿瘤细胞内Ca
2+
稳态失衡的Ca
2+
纳米调节器，以逆转肿瘤对放疗的耐受；CAP
‑
GA
‑
GFFpY
‑
Pen
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NO的化学结构如结构式I所示：结构式I。2.权利要求1所述用于肿瘤放疗增敏的Ca
2+
纳米调节器的制备方法，其特征在于制备步骤如下：将5
−
15 mg CAP
‑
GA
‑
GFFpY
‑
Pen
‑
NO溶解于1
−
3 mL PBS，加入Na2CO3调节pH至7
−
8使其充分溶解，然后加入5
−
15 U ALP，混合均匀，室温静置1
−
2h后得到淡绿色澄清透明的水凝胶样Ca
2+
纳米调节器CAP
‑
P
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NO；所述多肽衍生物CAP
‑
GA
‑
GFFpY
‑
Pen
‑
NO的制备步骤如下：（1）将100
−
200 mg CAP
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GA
‑
GFFpY
‑
Pen溶解于2
−

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鉴峰，杨丽军，王佃余，贾海雪，黄帆，杨翠红，任春华，刘金剑，
申请(专利权)人：中国医学科学院放射医学研究所，
类型：发明
国别省市：