역형성 갑상선암(ATC)은 전체 갑상선암의 약 2%를 차지하며 기존 치료법에 대한 내성 때문에 중앙 생존율이 여전히 낮습니다. 혈관 내피 성장 인자 수용체(VEGFR) 표적 치료제가 탑재된 메조포러스 실리카 나노입자는 치명적인 암에서 혈관신생 영상화 및 억제를 위한 주요 발전을 나타냅니다. 본 연구에서는 131 I-표지된 항-VEGFR2 표적화된 메조포러스 실리카 나노입자는 ATC 종양 보유 누드 마우스 모델에서 항종양 효능을 가질 것이다. 시험관 내 및 생체 내 연구를 사용하여 우리는 공초점 현미경과 γ 계수기를 사용하여 항-VEGFR2 표적 그룹에서 증가된 표적화 능력 및 체류 시간을 조사했습니다. 종양 내 주사 후 24시간 및 72시간에 항-VEGFR2 표적 그룹의 종양 조직 방사능이 비표적 그룹보다 유의하게 더 높았습니다(모든 P <0.05). 또한, 단일 광자 방출 컴퓨터 단층 촬영/컴퓨터 단층 촬영을 통해 항-VEGFR2 표적 그룹에서 주사 후 3주에도 방사성 축적이 명백함을 발견했는데, 이는 Na 주입 후 3일에는 볼 수 없었습니다. 131 나 그룹. 한편, 비표적군과 비교하여 표적군의 종양 성장은 뚜렷한 전신 독성 효과를 일으키지 않고 유의하게 억제되었습니다. 또한 표적 그룹(41일)의 중앙 생존 기간은 비표적 그룹(34일) 또는 Na 131 에 비해 유의하게 연장되었습니다. I(25일) 그룹(둘 다 P < 0.01). 우리의 데이터는 현재 개발 중인 131 I-표지된 항-VEGFR2 표적 메조포러스 실리카 나노입자는 ATC 종양 보유 마우스 모델에서 유망한 결과를 보여주었고 이러한 접근법은 ATC에 대한 새로운 치료 옵션을 나타낼 수 있습니다.
<섹션 데이터-제목="배경">역형성 갑상선암(ATC)은 전체 갑상선암의 약 2%만을 차지합니다. 그러나 이것은 원격 전이의 비율이 높은 국부적으로 공격적인 유형의 종양입니다. 일반적으로 ATC 환자의 중앙 생존 기간은 약 6개월이며, 경부 조직 및 림프절 및/또는 폐 전이를 침범하는 공격적인 국소 질환으로 인한 혈관 재앙 및 기도 허탈로 인해 진단 후 1년 생존하는 환자는 20%에 불과합니다[1 , 2]. 방사성 요오드-131( 131 I) 분화 갑상선암(DTC) 전이의 진단 및 치료에 중요한 역할을 합니다[3,4,5]. 그러나 기존의 131 I 치료 방식은 비요오드 농축 특성 때문에 ATC에 적합하지 않습니다[6].
혈관신생은 암세포의 생존, 성장, 이동 및 전이에 기여하는 주요 인자입니다. 혈관 내피 성장 인자(VEGF)는 혈관 신생에서 중요한 조절 사이토카인이며 ATC의 발달에 중요한 역할을 합니다. 혈관 신생에서 VEGF의 잘 확립된 역할은 VEGF 수용체(VEGFR)를 표적으로 하는 베바시주맙과 같은 방사성 표지된 리간드가 양전자 방출 단층 촬영(PET) 및 단일 광자 방출 컴퓨터 단층 촬영을 사용하여 조기에 민감한 병변 검출을 위해 성공적으로 개발되었음을 의미합니다. SPECT) 이미징 기술. VEGFR-2는 혈관내피세포에서 VEGF의 대부분의 기능을 발휘하며, mitogen-activated protein kinase pathway의 활성화를 통한 증식, 내피혈관의 이동, 혈관신생 및 혈관성장 촉진을 담당한다[7, 8 ]. VEGF 발현은 정상 갑상선 조직에 비해 상피 기원의 ATC 세포에서 상향 조절된다[9,10,11]. 항-VEGF 전략은 새로운 혈관 성장을 억제하고 종양에 필요한 산소와 영양소를 고갈시키기 위해 개발되었습니다. 여러 전임상 연구에서 ATC에서 VEGFR2를 표적으로 하는 약물이 다양한 성공률로 개발되었습니다[12,13,14,15]. 그러나 이러한 항암제와 관련된 주요 문제 중 하나는 낮은 생체이용률과 표적 부위로의 비효율적인 전달입니다. 많은 항암제는 소수성이며 생체이용률을 개선하고 정맥내 투여를 용이하게 하기 위해 생체적합성 약물 전달 시스템이 필요합니다.
금속, 폴리머 및 지질 기반 나노입자를 포함한 나노입자는 치료제와 영상화제를 결합하는 데 사용할 수 있습니다. 펩티드, 항체, 방사성핵종 또는 항체 단편과 같은 표적 리간드/모이어티는 나노입자에 부착되어 치료 효능을 향상시킬 수 있습니다. 암 치료를 위해 나노입자는 향상된 투과성 및 체류 효과를 통해 종양 부위에 축적될 수 있으며, 치료제를 보다 국부적으로 전달할 수 있습니다. 수년 동안 재료 과학 및 공학에서 실리카는 다양한 물리적 및 화학적 변형과 우수한 생체 적합성으로 인해 다목적이고 비교적 안전한 재료로 간주되었습니다[16]. 미국 식품의약국(FDA)은 실리카를 "일반적으로 안전한" 것으로 인정합니다[17, 18]. 다양한 실리카 기반 물질 중에서 메조포러스 실리카 나노입자(MSN)는 무독성 특성, 우수한 표면 투과성, 높은 표면적, 가변 기공 구조, 우수한 물리화학적 안정성, 및 화학적으로 변형 가능한 표면, 모두 다양한 화학 작용제 및/또는 치료제의 잠재적 숙주가 됩니다[19]. 유사하게, 메조포러스 탄소 나노물질은 약물 전달에서 우수한 나노운반체로 입증되었다[20,21,22]. 최근 몇 년 동안 MSN 분야의 노력은 치료 및 이미징 기능을 결합하는 데 중점을 두었습니다. 이미징 프로브로 나노 입자에 라벨을 지정하는 것은 시험관 내 및 생체 내 추적을 가능하게 하는 귀중한 도구입니다. 현재, 표적 치료 양식은 ATC 치료를 위한 고무적인 전략을 나타냅니다[23, 24].
암 연구에서 VEGFR에 대한 표적 치료 및 분자 이미징의 중추적인 역할과 MSN이 제공하는 이점에 영감을 받아, 이 연구에서 우리는 동시 비침습 SPECT 이미징 및 생체 내 강화 131 나 치료 효과 . 131 I-표지된 항-VEGFR2 표적 MSN은 ATC 종양 보유 누드 마우스 모델에서 항종양 효능을 가지며, 그 다음 광범위한 생체내, 시험관내 및 생체외 연구가 뒤따릅니다.
Dulbecco의 변형 독수리 배지(DMEM), 0.25% 트립신-EDTA 및 태아 소 혈청(FBS)은 Gibco(CA, USA)에서 구입했습니다. 항생제(페니실린 G, 스트렙토마이신 및 니스타틴)는 Dingguo Biotechnology Co. Ltd.(Beijing, China)에서 구입했습니다. 헥사데실트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB), 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS), 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES), 디메틸 설폭사이드(DMSO), 1-(3-디메틸아미노프로필)-3-에틸카보디이미드 염산염(EDC), N -히드록시숙신이미드(NHS) 및 플루오레세인 이소티오시아네이트(FITC)는 Sigma-Aldrich(독일)에서 구입했습니다. 나 131 Atomic Hitech(중국 베이징)에서 구매했습니다. 항-VEGFR2 항체는 Abcam Co. Ltd.(UK)에서 구입했습니다.
나노 입자는 에탄올에 분산되어 현탁액을 형성하고 탄소 코팅된 구리 그리드에 증착되고 최소 24시간 동안 건조되었습니다. 나노 입자의 형태는 200kV의 가속 전압에서 투과 전자 현미경(TEM)(JEOL-100CXII, Japan)을 사용하여 결정되었습니다. Zetasizer(Nano ZS90, UK)를 사용하여 동적 광산란(DLS)을 사용하여 샘플의 제타 전위 및 유체역학적 직경을 측정했습니다. MSN의 기공 크기 분포 및 표면적은 Brunauer-Emmett-Teller(BET) 및 Barrett-Joyner-Halenda(BJH) 분석(ASAP2020M, USA)에 의해 특성화되었습니다.
인간 ATC 세포주 FRO[25](중화인민공화국 베이징에 있는 Peking Union Beijing Medical College의 기초 의학 연구소, Cell Resource Center에서 구입)는 다음 혼합물과 함께 가습 인큐베이터에서 37°C에서 배양되었습니다. 5% CO2 및 95% 공기 및 10% FBS 및 1% 페니실린-스트렙토마이신으로 보충됩니다. 격일로 배지를 교체하고, 합류점에 도달한 후 세포를 트립신으로 계대하였다. 세포는 각 실험 전에 약 80% 합류가 달성될 때까지 사전 배양되었습니다.
MSN은 이전에 보고된 대로 합성되었습니다[26]. 간단히 말해서, 50mg의 CTAB를 70°C에서 지속적으로 교반하면서 둥근 바닥 플라스크에 25mL 물, 5mL 에탄올, 100μL 2M NaOH 용액의 혼합물에 첨가했습니다. 그런 다음, 200μL의 TEOS를 혼합물에 첨가하고 1시간 동안 반응시켰다. 그런 다음 반응 용액을 원심분리하고 에탄올로 10,000rpm에서 5회 세척했습니다. 다음으로, 생성물을 10mL의 에탄올에 재현탁했습니다. CTAB 템플릿을 제거한 후, 생성물을 5mL의 DMSO 및 100μL의 APTES에 재현탁하고, 생성된 혼합물에 적가하여 아민화에 의해 실리카 표면을 변형시켰다. 밤새 교반한 후, 침전물을 원심분리로 분리하고 에탄올로 5회 세척한 다음 MSNs-NH2 획득했습니다.
5mg의 소 혈청 알부민(BSA) 및 50μL의 항-VEGFR2 항체를 상기 제품에 추가했습니다(MSNs-NH2 , 50 mg)을 넣고 2시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 혼합물을 물로 5회 세척한 후, 1.1mg의 NHS 및 1.6mg의 EDC를 혼합물에 첨가하고 5mL의 물에서 실온에서 밤새 교반했습니다. 침전물을 원심분리로 분리하고 물로 5회 세척하여 BSA-MSNs-anti-VEGFR2를 성공적으로 얻었다.
생성된 나노입자는 131 으로 방사성 표지되었습니다. 저는 클로라민-T 방법( 131 으로 표시됨)을 사용합니다. I-BSA-MSN 및 131 I-BSA-MSNs-항-VEGFR2) [27]. 간단히 말해서, 약 100μg의 BSA-MSN 또는 BSA-MSNs-항-VEGFR2를 100μL 인산염 완충액(PB) 및 74MBq 131 로 희석했습니다. 나는 추가되었다. 그런 다음 클로라민-T(100μL, PB 중 5mg/mL)를 혼합물에 첨가했습니다. 60초의 진탕 및 배양 후, 100μL의 메타중아황산나트륨(PB 중 5mg/mL)을 추가하여 반응을 중지했습니다. 원심분리 튜브를 사용하여 저분자량 화합물에서 표지된 BSA-MSN 및 BSA-MSN-항-VEGFR2를 분리했습니다. 131 의 라벨링 속도 및 방사성 화학적 순도 Ilabeled 나노입자는 박층 크로마토그래피를 사용하여 결정되었습니다.
첫째, MSNs-anti-VEGFR2 및 MSNs는 FITC로 표지되었습니다[28]. 간단히 말해서 MSN-NH2 (100mg)을 1mL FITC 알코올 용액(1mg/mL)에 첨가하고 교반 하에 4시간 동안 방치했습니다. FITC-표지된 MSN(FITC-MSN)은 원심분리에 의해 얻어지고 진공에서 건조되었다. FITC-MSNs-anti-VEGFR2도 같은 방법으로 얻을 수 있습니다.
FRO 세포를 6웰 플레이트에 밤새 접종한 다음 5 × 10 5 웰당 세포를 FITC-MSN 및 FITC-MSN-항-VEGFR2와 함께 37°C에서 각각 1시간 및 6시간 동안 인큐베이션했습니다. 세포를 인산완충식염수(PBS)로 3회 세척한 다음 70% 에탄올로 20분 동안 고정했습니다. 또한 세포를 PBS로 3회 세척하고 핵을 4,6-디아미디노-2-페닐인돌(DAPI)로 45분 동안 염색한 다음 파라포름알데히드(PBS 중 4%)로 고정했습니다. 공초점 현미경 이미지는 공초점 레이저 스캐닝 현미경(CLSM)(Zeiss LSM 510, USA)을 사용하여 획득했습니다.
나노입자의 시간 의존적 세포 요오드-131 흡수를 측정하기 위해, 1 × 10 5 웰당 세포를 3.7MBq/mL의 유리 Na 131 로 배양했습니다. 나, 131 I-BSA-MSN 또는 131 I-BSA-MSNs-항-VEGFR2, 각각. 그런 다음 세포를 1mL HBSS(Balanced Salt Solution) 완충액으로 최대한 빨리 세척하고 트립신으로 분리한 다음 1mL HBSS에서 1, 2, 3, 5, 7, 9시간 동안 재현탁했습니다. 방사능은 γ 카운터(LKB gamma 1261, Australia)를 사용하여 측정하였다. 모든 실험은 정확한 데이터를 얻기 위해 세 번 수행되었습니다.
Balb/c 누드 마우스(암컷, 약 4주령, 체중 15-20g)를 베이징 연합 의과대학의 베이징 실험 동물 연구 센터에서 구입하여 상대 습도(30~70℃)에서 특정 병원균이 없는 조건에서 보관했습니다. %) 및 온도 제어(20–24°C) 환경, 중국 톈진 의과 대학 실험 동물 센터. 모든 동물 취급 절차는 Tianjin Medical University General Hospital Ethics Committee에서 승인한 프로토콜을 따랐습니다. FRO 종양 이종이식편은 5 × 10 6 의 피하 주사에 의해 유도되었습니다. 마우스의 오른쪽 어깨에 PBS 50μL의 FRO 세포
종양이 있는 누드 마우스에게 1~2주 동안 먹이를 주고 종양 부피가 직경 약 10mm에 도달하면 마우스를 무작위로 세 그룹(Na 131 나, 131 I-BSA-MSN 및 131 I-BSA-MSNs-항-VEGFR2). 각 그룹은 7.4MBq 131 를 받았습니다. 나는 종양내 주사를 통해 131 의 장기 위치를 평가합니다. I-표지된 나노입자. 신티그래픽 이미징은 각각의 약물 주입 후 1, 2, 3, 7, 14 및 21일에 수행되었습니다. 누드 마우스를 각 스캔 전에 4% 클로랄 수화물(150μL)로 마취하고 엎드린 자세로 놓은 다음 SPECT/CT 스캐너(Discovery NM/CT 670, USA)를 사용하여 영상화했습니다. 갑상선 조직이 원치 않는 방사선 및 영상에 노출되는 것을 방지하기 위해 실험 1일 전에 모든 마우스의 식수에 과염소산나트륨(0.05mg/mL)을 첨가하고 1주 동안 유지했습니다.
7.4MBq의 종양 내 주사 후 24시간 및 72시간에 131 I-표지된 나노입자, 각 그룹의 마우스(n =3/그룹)을 경추 탈구로 희생시키고 심장, 비장, 신장, 간, 장, 폐 및 종양 조직을 제거하고 무게를 쟀다. 각종 장기의 방사능은 γ 카운터(LKB gamma 1261, Australia)를 이용하여 측정하였으며, 방사능은 조직 그램당 주사된 용량의 백분율(%ID/g)로 표시하였다.
생체 내 이미징과 유사하게 세 그룹의 마우스에 131 의 74MBq(50μL)를 종양 내 주사했습니다. I-BSA-MSNs-항-VEGFR2, 131 I-BSA-MSN 및 Na 131 나는 각각 종양 부피가 직경이 약 10mm에 도달했을 때였습니다. 대조군과 동일한 양의 생리식염수를 투여하였다. 종양 부피는 다음 공식을 사용하여 추정되었습니다. 부피 =4π/3 (1/2 길이 × 1/2 너비 × 1/2 높이) [15, 29]. 종양 부피와 동물 체중을 3일마다 측정했습니다. 체중의 20% 이상을 감량하거나 빈사 상태가 되면 마우스를 안락사시켰습니다.
실험이 끝나면 쥐를 희생시키고 심장, 간, 비장, 신장, 폐 등 4개 그룹의 종양과 정상 조직을 분리해 조직병리학적 연구를 진행했다. 간단히 말해서, 5mm 두께의 파라핀 섹션을 2회의 크실렌 인큐베이션(56°C에서 각각 30분 동안)을 사용하여 탈랍한 다음 에탄올에서 재수화했습니다. 그런 다음 섹션을 증류수에 10% 자당에 밤새 담그었습니다. 그 후, 절편을 0.1M PBS, pH 7.4로 세척하고, 메탄올 중 1.2% 과산화수소에서 30분 동안 인큐베이션하고, 0.1M PBS, pH 7.4에서 15분 동안 헹구었습니다. 그런 다음 종양의 슬라이드를 1:100으로 희석된 항-VEGFR2 항체와 함께 실온에서 습한 챔버에서 밤새 인큐베이션했습니다. PBS로 3회 세척한 후 슬라이드를 DAKO-REALTM En-Vision™ 감지 시스템과 함께 60분 동안 배양한 다음 diaminobenzidine을 사용하여 시각화하고 Mayer's hematoxylin으로 대조염색했습니다. 모든 이미지는 Olympus 현미경을 사용하여 획득했습니다.
모든 데이터는 평균 ± 표준편차(SD)로 제시하였으며, 통계분석은 SPSS(Statistical Package for Social Sciences) 12.0 for windows(SPSS, Chicago, IL, USA)를 사용하여 수행하였다. Kaplan-Meier 곡선과 로그 순위 테스트를 사용하여 데이터 분석을 수행했습니다. 모든 통계 테스트는 양측이었으며 P 값 <0.05는 통계적으로 유의한 것으로 간주되었습니다.
<섹션 데이터-제목="결과">나노 입자의 특성은 TEM 및 DLS로 분석 및 결정되었습니다(그림 1a-c). TEM 이미지는 MSN이 균일한 구형 형태를 가짐을 보여주었고 DLS 이미지는 MSN이 108 ± 5.9nm의 크기로 균일함을 보여주었습니다. BSA 변형 및/또는 항-VEGFR2 표적화는 나노입자의 형태를 변경하지 않았으며, 나노복합체의 증가된 표면적에 의해 야기되었을 수 있는 변형되지 않은 MSN과 비교하여 용액에서 응집되는 약간의 경향만을 초래했습니다. BSA-MSNs-anti-VEGFR2의 직경은 163 ± 4.6nm로 약간 증가했으며 MSN의 평균 제타 전위는 - 23.91mV였으며 BSA-MSNs-anti-VEGFR2의 경우 28.45mV로 변경되었습니다. 표면 변형 후 제타 전위의 변화와 크기의 증가는 각 단계에서 MSN 표면에 BSA와 항-VEGFR2가 성공적으로 추가되었음을 시사합니다(표 1). MSN의 조직 특성은 질소 흡착-탈착 등온선에 의해 추가로 확인되었습니다. MSN은 표면적이 630.2m 2 인 잘 정의된 메조포러스 구조를 가지고 있습니다. /g, 평균 기공 직경은 2.8nm입니다(그림 1d). BSA-MSNs-항-VEGFR2 나노입자의 안정성은 몇 주에 걸쳐 모니터링되었으며 명백한 응집은 관찰되지 않았습니다. 131 의 비율 나는 약 50-75%를 표시했습니다.
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나노 입자의 특성. MSN의 특성(a ), BSA-MSN(b ), BSA-MSNs-항-VEGFR2(c ), 질소 흡착-탈착 등온선 및 MSN의 Barrett-Joyner-Halenda(BJH) 기공 크기 분포 곡선(d ). 투과 전자 현미경 이미지는 모두 규칙적인(균일한 구형) 형태를 가짐을 보여줍니다. 동적 광산란 이미지는 평균 크기가 각각 108nm, 139nm, 163nm로 모두 균일함을 보여줍니다. BET 및 BJH 분석은 메조다공성 구조와 일치하는 전형적인 유형 IV 등온선을 보여주었습니다.
표적 인간 ATC 세포주 FRO 세포에 대한 BSA-MSN 및 BSA-MSNs-항-VEGFR2의 결합은 공초점 현미경을 사용하여 분석되었습니다(그림 2). 면역형광은 표적 및 비표적 MSN이 모두 FRO 세포에 효율적으로 결합할 수 있음을 보여주었습니다. BSA-MSN 또는 BSA-MSNs-항-VEGFR2와 함께 1시간 배양 후 가시 형광이 세포에 존재했으며 6시간 배양 후에도 유지 및 강화되었습니다. BSA-MSNs-anti-VEGFR2와 비교하여 BSA-MSN은 세포에도 결합할 수 있지만 종양 세포 보유가 최소이고 녹색 형광 신호가 약하다는 것을 발견했습니다. 이 결과는 항-VEGFR2 항체로 변형을 통해 나노입자의 표적화 능력이 향상되었음을 시사한다.
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구성된 나노 입자의 흡수. 공초점 레이저 스캐닝 현미경 이미지는 BSA-MSN 및 BSA-MSNs-anti-VEGFR2에 대해 1시간 및 6시간에 서로 다른 제형의 세포 내재화를 보여주었습니다. 1시간에 형광 신호는 두 그룹 모두에서 6시간에 증가했습니다. 또한, 항-VEGFR2 표적 그룹의 결합 녹색 형광은 두 시점 모두에서 비표적 그룹보다 더 강력했습니다.
Na 131 의 방사성 요오드 섭취를 결정하기 위해 나, 131 I-BSA-MSN 및 131 시간이 지남에 따라 I-BSA-MSNs-anti-VEGFR2, 131 FRO 세포에서 I-timed 활성 측정값을 얻었습니다. 그림 3a와 같이 131 이 세포주의 흡수는 131 과 함께 3시간의 배양 후 최대 수준에 도달했습니다. I-BSA-MSN 및 5시간 후 131 I-BSA-MSNs-항-VEGFR2. 또한 131 의 방사성 요오드 섭취 I-BSA-MSNs-anti-VEGFR2는 131 보다 높았습니다. I-BSA-MSN.
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시간 의존적 세포 흡수 및 조직 분포. 아 시간 의존적 세포 흡수에 대한 데이터는 세 그룹의 평균 ± SD로 표시됩니다. ㄴ 131 의 생체 분포 데이터 비교 Na 131 종양 내 주사 후 24시간 및 72시간에 ATC 종양 보유 마우스의 종양 및 주요 기관에서 I 나, 131 I-BSA-MSN 및 131 I-BSA-MSNs-항-VEGFR2. 항-VEGFR2 표적군의 종양 조직 방사능은 종양 내 주사 후 24시간 및 72시간(각각 32.2 ± 2.8% ID/g 및 23.0 ± 1.8% ID/g)에서 비표적군(26.1 ± 2.5% ID/g 및 12.3 ± 1.2% ID/g) (모두 P <0.05). 데이터는 세 그룹에 대한 평균 ± SD로도 표시됩니다.
131 의 조직 분포 누드 마우스의 I은 γ를 사용하여 측정되었습니다. 각 약물을 종양 내 주사한 후 24시간과 72시간에 카운터를 측정합니다(그림 3b). 결과는 세 그룹이 24시간과 72시간에 정상 조직에서 유사한 방사선 축적을 보였다는 것을 보여주었습니다. 모든 그룹의 방사능은 시간이 지남에 따라 점차적으로 감소했으며 대부분 종양에 축적되었습니다. 또한 131 이 있는 두 그룹의 주사 후 24시간 및 72시간에 종양 조직에 축적 I-표지된 나노입자는 Na 131 에서보다 훨씬 높았습니다. I 그룹은 24시간에 11.6 ± 0.9% ID/g이었고 72시간에 2.1 ± 0.08% ID/g로 급격히 감소했습니다. 그러나, 주사 후 24시간 및 72시간에 항-VEGFR2 표적 그룹의 종양 내 농도는 각각 32.2 ± 2.8% ID/g 및 23.0 ± 1.8% ID/g으로 비-주사 그룹보다 유의하게 높았다. 대상 그룹(각각 26.1 ± 2.5% ID/g 및 12.3 ± 1.2% ID/g, 모두 P <0.05).
131 을 확인하려면 131 의 체류시간을 관찰하고 나노입자의 흡수와 분포를 관찰합니다. 생체 내 종양 조직에서 FRO 종양 보유 마우스의 대표적인 SPECT/CT 이미지는 각 약물을 종양 내 주사한 후 다른 시점에서 획득했습니다(그림 4a). 결과는 Na 131 I 그룹은 주사 후 2일에 종양에서 빠르게 배설되었으며 주사 후 3일에는 보이지 않았습니다. 대조적으로 131 이 있는 두 그룹은 I-표지된 나노입자는 특히 항-VEGFR2 표적 그룹에서 주입 후 2주에도 종양 조직에서 더 느린 혈액 제거 및 더 높은 축적을 보였습니다. 특히, 주사 후 3주 째에는 표적 그룹의 방사능이 비표적 그룹보다 분명히 더 강력했습니다.
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생체 내 이미징, 생체 내 131 I 치료 및 생존 분석. 아 각 약물을 종양 내 주사한 후 다른 시점에서 얻은 ATC 종양 보유 마우스의 SPECT/CT 융합 및 3차원 이미지. Na 131 의 방사성 축적 I 그룹은 주사 후 3일에는 보이지 않았지만 항-VEGFR2 표적 그룹에서는 주사 후 3주에도 분명했습니다. 종양 부피(b ), 체중(c ) 변화 및 Kaplan-Meier 생존 곡선(d ) FRO ATC 이종이식 모델(n =6/그룹). 표적 그룹의 종양 성장 및 체중 감소는 비표적 Na 131 에 비해 유의하게 억제되었습니다. I, 또는 식염수 그룹. 데이터는 세 그룹의 평균 ± SD로 표시되며 모두 P <입니다. 0.05. 또한 표적 그룹(41일)의 중앙 생존 기간은 비표적 그룹(34일) 또는 Na 131 에 비해 유의하게 연장되었습니다. 나(25일) 그룹(모두 P < 0.01)
그림 4b는 4개 그룹의 시간 경과에 따른 평균 종양 부피를 보여줍니다. 주입 전 종양 부피를 초기 기준으로 사용했습니다. 131 제외 I-BSA-MSNs-anti-VEGFR2 그룹, 종양은 모든 그룹, 특히 Na 131 에서 점차적으로 성장했습니다. 나 및 식염수 그룹. 24일째에 Na 131 의 평균 종양 부피 I군과 식염수군은 각각 296.6 ± 24.2% 및 278.3 ± 19.3%로 131 의 198.7 ± 13.2%와 비교됩니다. 30일째에 I-BSA-MSN 그룹. 흥미롭게도, 우리는 항-VEGFR2 표적 그룹의 부피가 주사 후 9일 후에 천천히 감소하고 관찰 종료 시 초기 참조로 거의 감소하는 것을 관찰했습니다.
그림 4c는 네 그룹의 체중 변화를 보여줍니다. 체중은 Na 131 에서 점차 감소했습니다. 관찰 기간 동안의 I 및 saline 그룹. 그러나 다른 두 그룹은 첫 주에만 체중이 감소했으며, 특히 항-VEGFR2 표적 그룹의 경우 나중에 회복되었습니다.
이 연구에서 우리는 131 의 치료 효과를 평가하기 위한 또 다른 척도로 생존 확률을 사용했습니다. I-표지된 나노입자. 그림 4d는 식염수, Na 131 로 처리한 후 Kaplan-Meier 생존 곡선을 보여줍니다. 나, 131 I-BSA-MSN 또는 131 ATC 종양 보유 누드 마우스 모델에서 I-BSA-MSNs-항-VEGFR2. 염분 및 Na 131 에서 종양이 빠르게 진행되었습니다. I 그룹과 중앙 생존 기간은 각각 27일과 25일이었습니다. 로그 순위 테스트로 분석한 결과 131 I-BSA-MSN 그룹(34일)은 Na 131 그룹에 비해 유의하게 연장되었습니다. I 그룹(P < 0.001). 또한, 항-VEGFR2 표적 그룹(중앙값 생존 시간, 41일)의 치료가 비표적 그룹(P <0.01).
131 의 항종양 효과를 평가하려면 I-표지된 나노입자 및 마우스에서 MSN의 잠재적 독성을 테스트하고, 방사선 요법 후 헤마톡실린 및 에오신 염색을 위해 주요 장기 및 종양을 수집했습니다. 131 을 처리한 후 종양이 있는 마우스에서 중요한 장기의 중요한 병리학적 변화가 관찰되지 않았습니다. I-표지된 나노입자(그림 5a). 이는 관찰 기간 내에 명백한 전신 독성이 발생하지 않았음을 나타냅니다. 또한 131 으로 치료한 종양은 I-BSA-MSNs-anti-VEGFR2는 종양 세포의 변성 및 대량 괴사를 나타내었으며 이는 131 I-BSA-MSN 그룹. 그러나 Na 131 으로 치료한 종양은 I 또는 식염수 그룹은 생존 가능한 종양 세포로 포장되었습니다. 종양의 면역조직화학 분석에서 VEGFR의 가시적인 발현이 밝혀졌습니다(그림 5b).
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조직병리학적 분석. 아 131 처리 후 FRO ATC 종양 보유 마우스의 주요 기관에 대한 조직병리학적 분석 I-표지된 나노입자. 심장, 간, 폐 및 신장에서 유의한 병리학적 변화는 관찰되지 않았다. ㄴ 생쥐의 종양에 대한 병리학적 검사(H&E 염색) 및 면역조직화학 분석. 131 항-VEGFR2 표적 그룹에서 종양 세포의 변성 및 괴사에서 나온 큰 조각과 저밀도 괴사의 작은 조각 I-BSA-MSN 그룹이 표시됩니다. 대조적으로, Na 131 에서는 생존 가능한 종양 세포만 관찰되었습니다. 나 및 식염수 그룹. 면역조직화학 분석의 현미경 사진은 VEGFR의 가시적인 발현을 보여주었다. 바 =200μm
ATC의 예후는 여전히 좋지 않으며 현재까지 효과적인 치료 옵션이 없습니다[1, 2, 6]. 새로운 치료법으로서 표적 분자 요법은 많은 암의 이환율과 사망률을 개선했습니다[23, 24]. VEGFR is crucial to microvascular formation, which facilitates the growth of most malignancies, and allows continued tumor expansion [9, 10]. In this study, we evaluated the efficacies of Na 131 I, 131 I-BSA-MSNs, and 131 I-BSA-MSNs-anti-VEGFR2 for the treatment of ATC in tumor-bearing nude mouse models. The results demonstrated that both anti-VEGFR2 targeted and non-targeted nanoparticles labeled with 131 I were effective in delaying the tumor growth of ATC and that the 131 I-labeling anti-VEGFR2 targeted MSNs was the most effective agent to inhibit the tumor growth in nude mice and prolonging median survival. This treatment modality might represent a novel therapeutic option for ATC.
VEGFR targeting with nanoparticles is rarely reported in the literature. Goel S et al. [19] confirmed that VEGFR targeting using VEGF121 conjugated, anti-VEGFR therapeutics-loaded MSNs represented a major advance for angiogenesis imaging and inhibition in human glioblastoma. A study performed by Gule indicated that inhibition of epidermal growth factor receptor (EGFR) and VEGFR2 in ATC using vandetanib causes significant tumor growth inhibition in vivo in an orthotopic xenograft model [15]. In the present study, using confocal microscopy, we found that both targeted and non-targeted nanoparticles could efficiently bind to the cytoplasm and cytoplast of FRO cells, and further confirmed that the targeting ability of the nanoparticles was enhanced via modification with the anti-VEGFR2 antibody, which result was consistent with that of the time-dependent cellular uptake experiment. Additionally, after intratumoral injection with the respective drugs, we compared data on the tissue distribution of 131 I in the tumor-bearing nude mice at 24 and 72 h for the different groups. The radioactivity for all groups was mostly accumulated in the tumor and gradually decreased with time. Moreover, we found that the radioactivity in anti-VEGFR2 targeted group could be retained for longer time in the tumor in comparison with non-targeted group, which was also consistent with the results observed by confocal microscopy.
SPECT/CT is a powerful tool to provide both structural and functional imaging information for diseases, and can monitor the metabolism of radioactive drugs at different times post injection [30,31,32]. In the present study, we compared data on the tissue distribution of 131 I using SPECT/CT. The results showed that radioactive accumulation in the Na 131 I group was not seen at 3 day post-injection. However, higher accumulation in the tumor tissue was observed at 2 weeks post-injection for the two groups with 131 I-labeled nanoparticles, and at 3 weeks the radioactive signal in the anti-VEGFR2 targeted group was apparently stronger than that in the non-targeted group. We hypothesized that the passive tumor targeting of MSNs, which relies on unpredictable tumor extravasation and enhanced permeability retention effect, and positive targeting linked with anti-VEGFR-2, associated with VEGFR2 overexpression in ATC, played a key role in enhancing the retention of the nanoparticles in the tumors. This finding revealed that anti-VEGFR2 modification prolonged the retention time of 131 I in the tumor tissue compared with that of free Na 131 I and 131 I-BSA-MSN, which was also similar to the tissue biodistribution of 131 I measured by γ counter.
In the present study, we monitored the body weight change of nude mice after intratumoral injection with a single dose of 2 mCi 131 I, which showed that the body weight in the 131 I-labeled nanoparticle groups gradually increased at 1 week post-injection, especially for the anti-VEGFR2 targeted group. Similarly, we also observed the changes in tumor volume and found that the tumors in the Na 131 I or saline group grew rapidly, while the volume in 131 I-BSA-MSNs group increased slowly. Interestingly, the tumors in anti-VEGFR2 targeted group gradually decreased after 1 week post-injection, which was contrary to the body weight change. These results indicated that the anti-VEGFR2 modification could effectively inhibit the increase in tumor volume and thereby enhanced the efficiency of 131 I therapy. We considered that the tumor necrosis was caused by the beta rays emitted from 131 I, which resulted in tumor shrinkage and indirectly led to an increase in body weight. This effect, we speculated, began to appear mainly 1 week after injection of 131 I.
Our findings indicated that the treatment mediated by intratumorally injected 131 I-BSA-MSNs-anti-VEGFR2 resulted in significant tumor growth delay, which was confirmed increased structural damage and massive necrosis in tumor tissue compared with that in the 131 I-BSA-MSNs group. Significantly, this higher antitumor activity was achieved without causing apparent systemic toxic effects, as indicated by the lack of significant pathological changes in the vital organs observed in tumor-bearing nude mice. Although further studies are needed to document both the acute and chronic toxicological effects, 131 I-BSA-MSNs-anti-VEGFR2 exhibited several properties that made them a promising candidate for minimally invasive therapy for ATC.
In our pre-experiment, injection into the tail vein was performed and the results showed that the radioactivity was mainly distributed in the phagocytosis system. Intratumoral injection was used in some studies [29, 33, 34], and the operation is more convenient. Therefore, we used intratumoral injection as the injection method and also achieved better results. MSNs offer a promising approach to overcome the insolubility issue and deliver large payloads of hydrophobic small molecule drugs. Currently, we are investigating the potential for loading targeted anti-cancer drugs using MSNs. We will provide the results in the future publication.
In the present study, we successfully synthesized BSA-MSNs-anti-VEGFR2, with uniform spherical morphology, and which were radiolabeled with 131 I using the Chloramine-T method. The results showed that both targeted and non-targeted MSNs could efficiently bind to the cytoplasm and cytoplast of FRO cells. The radioactivity in ATC tumor-bearing nude mouse model was mostly accumulated in the tumor and could be retained a longer time in the 131 I-BSA-MSNs-anti-VEGFR2 group. Additionally, the tissue distribution of 131 I could be also imaged and validated using SPECT/CT. Moreover, tumor growth in the ATC tumor-bearing nude mouse model was significantly inhibited by the anti-VEGFR2 targeted MSNs compared with that achieved using non-targeted MSNs and the 131 I treatment with anti-VEGFR2 targeting MSNs significantly prolonged the survival of ATC tumor-bearing mice. Our data supported the view that such an approach may represent a more effective means to treat ATC.
Aminopropyltriethoxysilane
anaplastic thyroid cancer
Bovine serum albumin
공초점 레이저 스캐닝 현미경
Hexadecyltrimethylammonium bromide
4,6-Diamidino-2-phenylindole
동적 광산란
Dulbecco’s modified Eagle medium
디메틸설폭사이드
1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide hydrochloride
태아 소 혈청
Fluorescein isothiocyanate
Hanks’ balanced salt solution
Mesoporous silica nanoparticles
아니 -hydroxysuccinimide
Phosphate buffer saline
투과 전자 현미경
테트라에틸 오르토실리케이트
Vascular endothelial growth factor receptor
나노물질
초록 현재 다양한 형광 나노물질이 외과용 항법용 광학 조영제로 설계 및 합성되고 있다. 그러나, 실리콘 양자점(Si QD)을 이용한 폐암 수술 항법용 형광 조영제의 제조에 대한 보고는 없었다. 이 연구는 Pi et al.에 의해 보고된 수분산성 Si QD 미셀을 개선하고 수정했습니다. Si QD 미셀-CKAP4를 준비합니다. 데이터는 Si QD 미셀-CKAP4가 약 78.8nm의 평균 수압 직경을 갖는 구형 입자임을 보여주었습니다. Si QD 미셀-CKAP4의 UV-가시광 흡수 범위는 200~500nm입니다. 여기 파장이 330n
초록 기존의 암 치료제는 다양한 부작용과 표적 종양에 대한 불충분한 손상으로 인해 비판을 받아왔다. 나노 입자의 돌파구는 전통적인 치료법과 진단을 업그레이드하기 위한 새로운 접근 방식을 제공합니다. 실제로 나노 입자는 기존의 암 진단 및 치료의 단점을 해결할 뿐만 아니라 종양 진단 및 치료를 위한 새로운 관점과 첨단 장치를 만들 수 있습니다. 그러나 나노입자에 대한 연구는 대부분 in vivo 및 in vitro 단계에 머물고 있으며, 나노입자에 대한 임상 연구는 극히 소수에 불과하다. 이 리뷰에서 우리는 먼저 암 진단 및 치료에
