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악성 흑색종에 대한 상승적 항종양 효능을 위한 지질 나노제형을 사용한 다카르바진 및 전-트랜스 레티노산(ATRA)의 공동 전달

초록

악성 흑색종은 사망률의 80%를 차지하는 매우 공격적인 피부암이며, 전이성 흑색종 환자의 전체 생존 중앙값은 6-9개월에 불과합니다. 단일 나노캐리어에서 이중 약물의 동시 투여를 통한 병용 치료는 암 퇴치에 우아하고 효과적인 것으로 입증되었습니다. 여기서 우리는 악성 흑색종의 새로운 치료 전략으로 지질 나노 제형(RD-LNF)에 로딩된 항암제를 유망한 유망한 흑색종 치료제인 FDA 승인 약물인 다카바진(DBZ)과 전 트랜스 레티노산(ATRA)을 기반으로 하는 병용 요법을 사용합니다. 우리는 두 약물을 지질 나노 제형으로 성공적으로 캡슐화했으며 시간이 지남에 따라 페이로드의 제어된 방출을 보여주었습니다. 우리는 DBZ와 ATRA의 동시 전달이 농도 의존적 ​​방식으로 세포 증식을 효과적으로 감소시킬 수 있음을 입증했습니다. 복합 나노입자는 B16F10 흑색종 세포의 집락 형성 능력을 유의하게 감소시켰다. 유세포 분석기 분석은 RD-LNF가 세포 주기 진행 및 세포 이동을 유의하게 억제하면서 더 많은 비율의 세포 사멸 세포를 유도함을 보여주었습니다. 이러한 결과는 악성 흑색종 치료에 RD-LNF가 높은 효능을 보일 가능성이 있음을 시사합니다.

소개

악성 흑색종은 인간의 피부에 주로 발생하는 공격적인 악성 종양 중 하나입니다[1]. 흑색종은 모든 피부암의 4%를 차지하지만 피부암 사망률은 80%를 차지하며 저개발 및 개발도상국에서 점점 더 우려되고 있습니다[2, 3]. 흑색종은 뇌, 심장, 폐를 비롯한 신체의 다양한 부위로 전이되는 경향이 높아 공격적인 형태의 악성 종양 중 하나입니다[4]. 초기 단계에서 진단되면 외과적 절제가 잠재적인 치료 옵션에 있습니다. 그러나 외과적 개입이 흑색종에서 완전한 회복을 보장하지는 않습니다[5]. 게다가, 이 악성 종양의 방사상 성장기는 화학 요법 및 방사선 요법을 포함한 대부분의 다른 치료 옵션에 내성을 갖게 됩니다[6]. 구체적으로 말하면, 펩타이드 수용체는 흑색종 암의 표면에 과발현되어 매력적인 전망입니다. subtype-2 소마토스타틴 수용체(SSTR2)는 흑색종 세포에서 고도로 발현되는 것으로 나타났습니다[7].

다카르바진(DBZ) 또는 디메틸-트리아제노-이미다졸 카르복사미드(DTIC), DNA 알킬화제는 FDA(Food and Drug Administration)에서 승인한 화학요법 약물의 유일한 1차 선택입니다[8]. DBZ는 암세포의 DNA나 핵물질에 알킬기를 첨가하여 암세포를 죽이는 강력한 알킬화제이다[9]. 강력한 작용에도 불구하고 DBZ는 낮은 수용해도와 혈액 순환의 짧은 반감기(41분)로 인해 악성 흑색종 치료에서 치료 효과가 감소합니다[10]. 또한 10~25%의 실망스러운 반응률을 보였으며 5% 미만의 완전한 암 회복은 단일 약제 요법의 한계를 나타냅니다[11, 12]. 따라서 DBZ의 치료 효능을 향상시키기 위한 대체 전략의 개발이 시급합니다.

1회 투여로 여러 치료제를 동시 투여하는 것이 개별 치료제에 비해 더 효과적인 것으로 입증됐다[13]. 단일 운반체 시스템에서 치료제의 공동 전달은 시너지 활성, 유사한 약동학 특성 및 더 높은 항암 효능을 부여할 것입니다[14]. All-trans-retinoic acid(ATRA)는 여러 암의 치료에 사용되는 유망한 항암제입니다[15]. ATRA는 암세포의 핵에 있는 레티노산 수용체에 결합하여 성장, 증식, 분화 및 궁극적인 세포 사멸을 억제함으로써 치료 효과를 나타냈습니다[16]. ATRA는 다른 화학요법제와 달리 심장독성이나 골수형성부전과 같은 부작용을 일으키지 않았다. ATRA는 적절한 화학요법제와 함께 사용할 때 항암 효과를 향상시키는 것으로 보고되었습니다. 다시 말하지만, 친유성 ATRA는 낮은 수용해도와 안정적인 전달 시스템의 필요성을 필요로 하는 빠른 전신 제거를 겪습니다[17].

나노입자 전달 시스템은 캡슐화된 치료제를 표적 종양 조직에서 방출하고 EPR(Enhanced Permeation and Retention) 효과를 사용하여 전신 순환에서 표적 외 효과를 피함으로써 치료 효능을 향상시키는 것으로 나타났습니다[18, 19]. 고체 지질 나노입자(SLN)는 향상된 안정성, 제어된 약물 방출, 높은 로딩 효율, 준비/규모 확대의 용이성과 같은 두드러진 특징으로 인해 리포솜 또는 미셀을 포함한 기존의 많은 담체에 대한 대안으로 간주됩니다[20] . 약물 전달 매개체로서 SLN의 중요한 측면 중 하나는 GRAS 상태, 내약성 및 생리학적 지질인 지질의 안전성 프로파일입니다[21]. 지질 핵에 약물이 안정적으로 통합되면 수용성이 향상되고 약동학 프로필이 향상되며 전신 순환에서 생리학적 안정성이 확장됩니다[22].

이 연구에서 우리는 흑색종 악성 종양의 조합 치료를 위해 지질 나노제형을 사용하여 DBZ와 ATRA를 공동 전달하는 유망한 전략을 다룹니다. DBZ는 지질 코어에 로드될 것으로 예상되는 반면 ATRA는 나노입자 구조의 일부가 될 것으로 예상됩니다. 우리는 결합된 나노입자의 물리화학적 특성, 세포 흡수 및 시험관내 세포독성을 연구했습니다. 또한, 세포사멸 분석, 세포 주기 분석, 집락 형성 및 세포 이동 분석을 통해 항암 효과를 추가로 평가했습니다.

결론

결론적으로, 우리는 dacarbazine과 all-trans retinoic acid-loaded lipid nanoformulations를 성공적으로 공식화했습니다. 우리의 결과는 RD-LNF가 흑색종 세포 증식을 억제하고 현저한 세포자멸사를 유도하며 세포 주기 진행과 세포 이동을 억제한다는 것을 분명히 보여줍니다. 미래 연구는 임상적으로 관련된 동물 모델에서 항암 효능을 연구하고 흑색종 악성 종양에 대한 표적 치료법을 개발하는 데 중점을 둘 것입니다. 이것은 흑색종 세포에서 수행된 예비 연구이며 임상적으로 관련된 다양한 동물 모델에 대한 광범위한 연구가 우리 연구 작업의 다음 부분입니다.

자료 및 방법

DBZ/ATRA 로딩 지질 나노제제 제조

약물이 담지된 지질 나노입자는 초음파 처리 방법으로 제조하였다. 간단히 말해서, DBZ 10mg과 ATRA 10mg을 Egg l-α-phosphatidylcholine(PC) 50mg과 DSPE-methyl(polyethylene glycol)-2000(mPEG2000 ). 유기 용매를 아르곤 가스 노출을 사용하여 20분 동안 건조시켰다. 건조된 약물 + 지질 혼합물에 80 mg의 트리미리스틴(Tm)을 첨가하고 65℃에서 1시간 동안 인큐베이션하였다. 이 오일 혼합물에 4% 폴록사머 용액 5ml를 첨가하고 즉시 프로브를 80W에서 6분 동안 초음파 처리했습니다. 생성된 에멀젼을 얼음에서 30분 동안 냉각시켰다. 나노 입자는 12000×g에서 Amicon Ultra 0.5 원심 필터 장치(3 kDa 컷오프; Merck, Germany)에 적용되었습니다. 20분 동안 여액 내 유리 DBZ 및 ATRA의 양을 HPLC 방법으로 평가하고 로딩 효율 및 로딩 용량을 계산하였다. Waters 1525 바이너리 펌프, Waters 2487 UV 검출기, Waters 2475 형광 검출기, 1500 컬럼 히터 및 Symmetry C18 컬럼으로 구성된 Waters HPLC 시스템은 약물 분석에 사용되었습니다. ATRA의 경우 이동상은 1 ml/min의 유속에서 90/10 v/v 비율의 아세토니트릴과 트리플루오로아세트산으로 구성되었으며 348 nm에서 검출되었습니다. DBZ의 경우 아세토니트릴과 0.5% TEA를 포함하는 30/70 v/v 비율의 0.05M 인산수소이나트륨을 사용했습니다. 이동상의 pH는 pH 3.7로 유지하였고 유속은 1 ml/min을 사용하였다.

입자 크기 및 형태 분석

결합된 나노입자의 입자 크기 분포는 He-Ne 레이저(633 nm)를 사용하여 Malvern Zetasizer Nano ZS90에 의해 평가되었습니다. 모든 샘플을 증류수로 희석하고 실험을 24°C에서 3회 수행했습니다. 나노입자의 형태는 투과전자현미경(TEM; JEOL JEM200CX at 120 kV)으로 평가하였다. 희석된 입자를 2% 인텅스텐산으로 염색하고 건조시킨 후 TEM 하에서 관찰하였다.

약물 로딩 나노제제의 시험관 내 약물 방출

캡슐화된 약물의 방출은 투석법으로 평가하였다. 1mg의 ATRA와 1mg의 DBZ에 해당하는 양의 약물이 로딩된 나노입자 2밀리리터를 투석막(Spectra/Por, MWCO 3.5kDa)에 밀봉했습니다. 투석 튜브를 25 ml의 방출 완충액에 넣고 37 °C에서 100 rpm의 회전으로 유지했습니다. 72시간까지 미리 정해진 시간 간격으로 1ml의 샘플을 회수하고 동일한 양의 새로운 완충액으로 교체했습니다. DBZ와 ATRA의 양은 위와 같이 HPLC 방법으로 평가하였다.

세포 배양 및 세포 흡수 분석

쥐 피부 흑색종 세포(B16F10)는 China Infrastructure of Cell Line Resources(중국 베이징)에서 구입했습니다. 세포를 10%의 FBS 및 1%의 항생제 혼합물이 보충된 RPMI-1640 배지에서 배양하였다. 배지는 2일마다 정기적으로 교체하고 90% confluency 후에 배양하였다. 세포 흡수 분석을 위해 B16F10 세포를 24시간 배양 동안 6웰 플레이트에 접종했습니다. 나노 입자에는 형광 추적기로 Coumarin-6이 장착되었습니다. 오래된 배지를 제거하고 Coumarin-6-lipid nanoparticles를 포함하는 새로운 배지로 교체하고 역순으로 1-3시간 동안 배양했습니다. 세포를 세척하고 세포 스크레이퍼로 스크랩하였다. 세포를 1200rpm에서 5분 동안 원심분리하고 세포 펠렛을 1ml의 차가운 PBS에 재현탁시켰다. 샘플은 AccuriTM C6 유세포분석기(BD Co., USA)로 평가되었습니다.

체외 세포독성 분석

유리 ATRA, DBZ, D-LNF 및 RD-LNF가 B16F10 세포에 미치는 세포독성 효과를 MTT assay로 평가하였다. 셀(1 × 10 4 )을 96-웰 플레이트의 각 웰에 접종하고 24시간 동안 인큐베이션했습니다. 세포를 먼저 다양한 농도의 유리 ATRA와 DBZ로 처리하고 흑색종 세포에 대한 항암 효과를 테스트했습니다. 이어서, 세포를 고정 농도의 유리 ATRA, DBZ, D-LNF 및 RD-LNF를 각각 25㎍/ml 및 50㎍/ml로 처리하였다. 세포를 24시간 동안 배양한 다음 배지를 조심스럽게 제거하고 PBS로 두 번 세척했습니다. 마지막에, 세포를 5 mg/ml MTT 용액 100 μl로 처리하고 4시간 동안 인큐베이션하였다. 배양 배지를 조심스럽게 제거하고 100㎕의 이소프로판올을 첨가하고 진탕 조건에서 15분 동안 인큐베이션하였다. 용해된 포르마잔 결정은 마이크로플레이트 판독기를 사용하여 570 nm에서 연구되었습니다. 처리되지 않은 세포를 대조군으로 사용하고 대조군의 세포 생존력을 기반으로 계산했습니다.

아폽토시스 분석 - 유세포 분석기

B16F10 세포에서 유리 ATRA, DBZ, D-LNF 및 RD-LNF의 세포자멸 효과를 PE annexin V 및 7AAD 기반 세포자멸 키트로 염색한 후 평가했습니다. 세포를 2 × 10 5 의 세포 밀도로 12웰 플레이트에 접종했습니다. 세포/웰에 넣고 24시간 동안 인큐베이션하였다. 세포를 25㎍/ml 당량의 유리 ATRA, DBZ, D-LNF 및 RD-LNF 제형으로 처리하고 처리되지 않은 세포를 대조군으로 간주하였다. 24시간의 처리 노출 후, 세포는 제조사의 프로토콜에 따라 염색되었습니다. AccuriTM C6 유세포 분석기는 PE 및 7AAD 발현에 사용되었으며 유세포 분석기에서 최소 10,000개의 이벤트가 획득되었습니다. PE-양성 및 7AAD-음성 세포는 초기 세포자멸사였다; PE-양성 및 7AAD-양성 세포는 후기 세포자멸사였습니다.

세포 주기 분석 - 유세포 분석기

세포를 2 × 10 5 의 세포 밀도로 12웰 플레이트에 접종했습니다. 세포/웰에 넣고 24시간 동안 인큐베이션하였다. 세포를 25㎍/ml 당량의 유리 ATRA, DBZ, D-LNF 및 RD-LNF 제형으로 처리하고 처리되지 않은 세포를 대조군으로 간주하였다. 24시간 후, 처리된 세포를 세척하고 트립신 처리하여 수집하고 4℃에서 2시간 동안 70% 에탄올로 고정하였다. 그런 다음 세포를 리보뉴클레아제로 처리하여 RNA 오염을 제거했습니다. 이제 세포를 인큐베이터에서 37°C에서 30분 동안 요오드화프로피디움(PI)으로 염색했습니다. PI로 염색된 세포의 형광성은 AccuriTM C6 유세포분석기로 측정하였다. 세포주기는 subG1, G1, S, G2/M기로 구분됩니다.

집락 형성 분석

세포를 2 × 10 5 의 세포 밀도로 12웰 플레이트에 접종했습니다. 세포/웰에 넣고 24시간 동안 인큐베이션하였다. 세포를 유리 ATRA, DBZ, D-LNF 및 RD-LNF 제형의 25㎍/ml 등가물로 처리하였다. 처리된 세포를 트립신 처리하고 세척하고 세포 계수기를 사용하여 계수하였다. 그런 다음 세포를 6웰 플레이트에 1500개 세포/웰의 밀도로 시딩했습니다. 그런 다음 세포를 37°C의 주변 조건에서 콜로니가 보일 때까지 12일 동안 인큐베이션했습니다. 세포를 PBS로 세척하고 메탄올-초산-물(1:1:8)로 10분 동안 고정한 후 0.1% 크리스탈 바이올렛 염색으로 45분 동안 염색하였다. 그런 다음 광학 현미경으로 염색된 세포를 관찰했습니다.

세포 이동 분석

8 μm 기공 크기를 갖는 12웰 트랜스웰 챔버가 이 분석에 사용되었습니다. 연구를 시작하려면 5 × 10 4 세포/웰을 상부 챔버에 접종하였다. 상부 매체는 FBS가 없는 반면 하부 챔버 매체는 10% FBS로 구성됩니다. 24시간 후, 하부 막 표면으로 이동된 세포의 양을 고정하고 0.5% 크리스탈 바이올렛 염료로 염색하였다. 광학현미경하에서 무작위로 선택된 5개 필드에서 세포의 수를 세었다. 평균 세포 수를 기록하고 분석했습니다.

통계 분석

데이터는 평균 ± SD로 표시되며 별도로 언급되지 않는 한 삼중으로 수행됩니다. 짝을 이루지 않은 t를 사용하여 두 그룹을 비교했습니다. 두 그룹 이상의 비교는 터키의 다중 비교 테스트와 일원 분산 분석을 사용하여 수행되었습니다. GraphPad Prism 소프트웨어와 p의 차이를 사용하여 통계를 수행했습니다. <0.05는 유의미한 것으로 간주되었습니다.

결과 및 토론

DBZ/ATRA 로딩 지질 나노제제의 제조 및 특성화

흑색종의 치료는 여전히 주요 도전과제이며 화학요법, 방사선 요법 또는 외과적 절제를 포함한 표준 치료 옵션은 불량한 예후를 동반하는 고형 종양에만 효과적일 것입니다. FDA는 파클리탁셀 또는 그 조합과 같은 약물을 승인했지만 환자 생존 및 암 치료에 대한 전반적인 영향을 개선하지 못했습니다. Dacarbazine(DBZ)은 FDA 승인을 받은 화학요법 약물의 1차 선택입니다. 그러나 DBZ는 물리화학적 특성이 좋지 않아 10~25%의 실망스러운 응답률을 보였습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 지질 나노제제에서 ATRA 및 DBZ와 조합하는 새로운 치료 전략을 개발했습니다(그림 1). 우리는 두 가지 치료 성분의 조합이 악성 흑색종에서 항종양 효능을 향상시킬 것이라고 가정했습니다. ATRA는 항암 특성을 나타내지만 전신 환경에서 어떠한 역효과도 일으키지 않는다는 점은 주목할 가치가 있습니다[23]. DBZ는 본질적으로 소수성이므로 지질 코어에 소수성 약물을 안정적으로 통합할 수 있는 지질 나노제형을 설계했으며 ATRA는 나노 입자의 구조적 구성 요소로 로드됩니다. 치료 성분을 운반하는 지질 나노 입자는 신체의 가장 깊은 종양에 전달하는 데 도움이 될 것입니다. DBZ와 ATRA의 로딩 효율은 각각 91.2 ± 1.25%와 95.8 ± 1.14%였다. RD-LNF에서 DBZ와 ATRA의 로딩 용량은 각각 7.07 ± 0.65% w/w 및 7.48 ± 1.05% w/w였습니다. D-LNF의 입자 크기는 0.134의 다분산 지수(PDI)와 -23.5 ± 0.85 mV의 제타 전위로 121.5 ± 1.65 nm로 관찰되었습니다. RD-LNF의 입자 크기는 138.2 ± 1.28 nm이고 PDI는 0.159이고 제타 전위는 -25.4 ± 0.58 mV입니다. 전체 입자 크기의 증가는 주로 ATRA의 구조적 부하에 기인합니다. 그러나 RD-LNF의 최종 크기는 150 nm 미만으로 EPR 효과로 인해 악성 흑색종 종양이 우선적으로 축적될 수 있었습니다. 게다가, 친수성 PEG의 존재는 입자의 응집을 방지하고 세망내피계(RES)에 의한 흡수를 감소시켜 신체의 전신 성능을 향상시킵니다. -25mV 부근의 표면 전하는 우수한 저장 안정성을 제공합니다. 입자 형태는 투과전자현미경(TEM)으로 조사하였다(그림 2). 보시는 바와 같이 D-LNF와 RD-LNF는 크기가 완벽하게 구형이며 구리 그리드에 고르게 분포되어 있습니다. D-LNF와 RD-LNF의 크기 차이는 DLS 관찰과 일치했습니다. 입자 파편, 작은 입자 및 응집의 부족은 제제 공정의 성공을 나타냅니다.

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다카바진(DBZ)과 전 트랜스 레티노산(ATRA)의 구조. DBZ/ATRA 로딩 지질 나노제형의 개략도가 제시됩니다. 지질 나노 제형은 초음파 처리 방법으로 제조되었습니다. DBZ와 ATRA는 모두 분자량이 300g/mol 미만인 소수성 분자입니다. 소수성 분자는 계면 활성제에 의해 안정화된 나노 입자의 코어에 집중될 것으로 예상됩니다.

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투과전자현미경을 이용한 D-LNF와 RD-LNF의 형태분석. 정확한 형태를 나타내는 대표적인 이미지가 제시됩니다.

D-LNF 및 RD-LNF의 안정성 분석 및 시험관 내 약물 방출

RD-LNF는 pH 7.4(PBS) 및 혈청(10% FBS) 조건 모두에서 우수한 안정성을 나타냈습니다(그림 3a). 입자 크기는 나노 입자의 안정성을 나타내는 연구 기간 동안 두 조건 모두에서 유의한 증가를 나타내지 않았습니다. 적시에 약물을 방출하는 능력은 약물이 탑재된 나노입자 시스템의 효율성을 결정합니다. 우리는 인산완충식염수(PBS, pH 7.4)에서 D-LNF 및 RD-LNF로부터 DBZ 및 ATRA의 방출 동역학을 수행했습니다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 2-나노입자 시스템 중 어느 것에서도 약물의 폭발적 방출 또는 단계적 방출이 관찰되지 않았으며 이는 나노입자 표면이 아닌 나노입자의 코어에서 안정적인 로딩을 나타낸다. D-LNF 및 RD-LNF에서 DBZ 방출의 유의미한 차이는 관찰되지 않았으며 이는 ATRA의 존재가 약물 방출 패턴을 늦추거나 변경하지 않았음을 나타냅니다. RD-LNF에서 DBZ의 약물 방출이 약간 지연되는 것은 지질 구조의 ATRA에 기인한 증가된 경로 길이에 기인할 수 있습니다. RD-LNF 캐리어 시스템에서 ATRA가 DBZ에 비해 상당히 느리게 출시되었다는 점은 흥미롭습니다. 24시간 후부터 72시간까지 상당한 차이가 나타나기 시작했는데 주로 ATRA의 극도의 소수성 특성과 구조적 구성 요소의 일부에 기인합니다. 전반적으로, 버스트 방출의 부족과 치료 성분의 제어 방출은 흑색종 암 치료에 도움이 될 것입니다.

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pH 7.4 및 혈청(10% FBS) 조건에서 RD-LNF의 안정성 분석. D-LNF로부터 DBZ의 시험관내 약물 방출; 및 RD-LNF로부터 DBZ 및 ATRA의 시험관내 약물 방출. 방출 연구는 72시간 연구 기간 동안 인산염 완충 식염수(pH 7.4)에서 수행되었습니다. 결과는 평균 ± 표준 편차로 표시됩니다(n =4)

체외 세포 흡수

나노 입자의 더 높거나 향상된 세포 흡수는 암세포의 치료 효능을 결정합니다. 우리는 B16F10 암세포에서 RD-LNF의 세포 흡수를 수행했으며 Coumarin-6을 형광 추적기로 사용했습니다. 도 4에 나타난 바와 같이, 나노입자 배양 1시간 후에 나노입자의 현저한 내재화가 관찰되었고 흡수는 3시간까지 지속적으로 증가하였다. 지질 나노제형의 놀라운 흡수는 지질 기반 담체 시스템의 더 높은 세포 흡수와 일치합니다. 수동 확산 및 세포 내이입 기반 메커니즘이 더 높은 세포 흡수를 담당할 수 있다고 추측되었습니다. 엔도사이토시스 후 나노입자는 캡슐화된 약물이 방출되는 리소좀에 도달하여 각각의 약리학적 작용을 나타냅니다.

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B16F10 흑색종 세포의 시험관내 세포 흡수 분석. 암세포를 RD-LNF로 처리하고 배양 시간을 1시간에서 3시간으로 다양하게 하고 세포 흡수를 유세포 분석기를 사용하여 분석했습니다. Coumarin-6은 형광 추적기로 사용되었습니다.

체외 세포독성 분석

개별 치료제의 항암 효과를 평가하기 위해 각 제형으로 처리한 후 B16F10 세포에 MTT assay를 수행하였다(Fig. 5a). 먼저, 개별 유리 DBZ 및 ATRA의 세포독성을 평가하였다. DBZ는 흑색종 암 세포에서 농도 의존적 ​​세포독성 효과를 나타낸 반면, ATRA는 B16F10 세포에서 유의하게 더 높은 세포독성 효과를 나타냈다. 100μg/ml에서 DBZ는 ATRA의 ~22% 세포 생존율과 비교하여 ~45% 세포 생존율을 나타내어 ATRA의 우수한 치료 효능을 나타냅니다. DBZ와 ATRA의 공동 전달이 잠재적으로 암 진행을 억제할 수 있음을 증명하기 위해 DBZ+ATRA가 로딩된 지질 나노제형(RD-LNF)을 흑색종 세포에 처리했습니다. 단일 물질 약물을 포함하는 DBZ가 로딩된 지질 나노제형(D-LNF)을 참조 그룹으로 사용하여 ATRA의 상승 효과를 강조했습니다(그림 5b). 예상대로 25μg/ml 고정 농도에서 ATRA는 DBZ에 비해 약간 낮은 세포 생존력을 보인 반면 나노 입자 기반 D-LNF는 DBZ의 항암 효과를 향상시키지 못하고 효과가 멀었습니다. 예상대로 RD-LNF는 D-LNF에 비해 유의하게 낮은 세포 생존력과 높은 항암 효과를 나타내어 흑색종 암 세포 사멸에 대한 이중 성분의 명백한 상승적 치료 효과를 나타냅니다. RD-LNF는 다른 치료군에 비해 유의하게 높은 항암 효과를 보였다. 나노캐리어 시스템으로부터 ATRA의 느린 방출과 함께 DBZ의 느리고 지속적인 방출이 상승적 치료 효과에 기여할 수 있을 것으로 예상될 수 있다. 본 연구에서는 다카바진(DBZ)이 주요 화학치료제이고 ATRA가 지질 나노입자의 구조적 구성요소로 사용되었기 때문에 R-LNF에 대한 별도의 그룹을 만들지 않았다. 우리는 암 세포에서 베어 ATRA와 DBZ의 항암 효과를 연구했습니다. 게다가, 발표된 많은 보고서는 ATRA의 항암 효과에 대한 증거입니다. 따라서 우리는 ATRA를 캡슐화된 치료제의 항암 효능을 상승적인 방식으로 향상시킬 수 있는 구조적 구성요소로 사용했습니다.

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농도 의존적 ​​방식으로 유리 DBZ 및 ATRA의 시험관내 세포독성 분석. 25μg/ml 및 50μg/ml의 고정 농도에서 유리 ATRA, DBZ, D-LNF 및 RD-LNF의 시험관 내 세포독성

집락 형성 분석

흑색종 세포의 종양 형성 가능성을 평가하기 위해 집락 형성 분석을 수행하였다. 보인 바와 같이 free DBZ와 ATRA는 집락 형성을 억제하는 역할이 제한적이며 마찬가지로 D-LNF는 집락 형성을 억제하는 데 효과가 없습니다(그림 6). 예상대로 DBZ + ATRA의 조합은 개별 자유 약물 또는 단일 약물이 로딩된 나노입자와 비교하여 집락 형성 억제의 현저한 강화를 초래했습니다. 콜로니 제형 분석은 자유 약물에 비해 RD-LNF의 우수한 항암 효능을 더욱 반복합니다.

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집락 형성에 대한 유리 ATRA, DBZ, D-LNF 및 RD-LNF의 효과. B16F10 세포를 각각의 제형으로 처리하고 크리스탈 바이올렛 염색 후 집락 형성을 사진 촬영했습니다.

체외 세포자멸사 분석 및 세포 주기 분석

D-LNF 및 RD-LNF 처리 후 B16F10 세포의 세포 사멸 유도는 Annexin V-FITC/PI 혼합물로 세포를 염색한 후 유세포 분석기를 사용하여 연구했습니다(그림 7a). 표시된 바와 같이 ATRA와 DBZ는 암 세포의 세포 사멸의 10-12%만 일으키고 많은 세포가 손상되지 않은 상태로 남아 있습니다. D-LNF 처리 후 초기 세포사멸 세포의 약간의 증가가 관찰되었으며 이는 전달체의 효과를 시사할 수 있습니다. 중요하게도, RD-LNF는 후기 apoptosis 및 조기 apoptosis에서 더 많은 비율의 세포와 함께 더 많은 비율의 apoptosis 세포를 유도하여 조합 나노 입자의 우수한 항암 효능을 나타냅니다. RD-LNF는 후기 세포사멸 세포가 21.5% 증가한 반면 초기 세포사멸 세포는 최대 18.3% 증가하고 생존 세포의 비율은 각각 95%에서 52%로 감소함을 보여 DBZ + ATRA의 조합이 암세포의 세포사멸에 기여하고 B16F10 흑색종 세포의 증식 억제를 억제합니다. 제형의 세포자멸사 효과는 세포 주기 분석에 의해 추가로 확인되었다. 표시된 바와 같이 DBZ와 ATRA는 sub-G0 인구에서 약간의 증가를 보인 반면 D-LNF는 개별 자유 약물에 비해 상대적으로 더 높은 sub-G0 인구를 나타냈습니다(그림 7b). 특히, RD-LNF 처리된 흑색종 세포에서 sub-G0 집단의 현저한 증가가 관찰되어 암세포의 현저한 세포자멸사를 나타냅니다. DBZ는 p21, caspase-3 및 절단된 PARP 발현 수준을 증가시킬 수 있고 p53의 안정화를 통해 세포 사멸을 촉진할 수 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. p53의 유도는 세포 주기 진행을 억제합니다[24, 25]. DBZ+ATRA의 조합은 세포사멸 기전을 강화하고 암세포의 세포주기 진행을 정지시키며 항암 효과를 나타낼 것으로 기대된다.

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유리 ATRA, DBZ, D-LNF 및 RD-LNF로 처리한 후 B16F10 세포의 세포자멸사 그림. 처리되지 않은 세포를 적절한 대조군으로 간주하였다. 유세포분석기를 사용하여 세포자멸사를 분석하였다. 각 제형 처리 후 B16F10 세포에서 수행된 세포 주기 분석의 예시

결합 나노입자가 세포 이동에 미치는 영향

트랜스웰 막을 통해 세포 이동을 분석하고 크리스탈 바이올렛 염색으로 세포 이동을 관찰했습니다(그림 8). 24시간 후, 대조군 세포는 암세포의 완전한 이동을 거의 달성했습니다. ATRA는 DBZ 처리된 세포보다 상대적으로 세포 이동을 더 잘 억제하는 것으로 보입니다. D-LNF는 또한 세포 이동에 대한 현저한 억제 효과를 나타내었고; 그러나 가장 현저한 세포 이동 효과는 RD-LNF 처리된 B10F16 흑색종 세포에서 관찰되었다. 보이는 바와 같이, 처리되지 않은 대조군 세포와 비교하여 세포 이동에서 감소된 매니폴드가 관찰되었다. 이러한 결과는 RD-LNF가 잠재적으로 비정상적인 악성 세포 증식을 감소시키고 세포 이동을 효율적으로 억제한다는 것을 분명히 보여줍니다.

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유리 ATRA, DBZ, D-LNF 및 RD-LNF 처리 후 B16F10 세포의 세포 이동 분석의 대표적인 현미경 사진 및 정량

데이터 및 자료의 가용성

해당 없음

약어

DBZ:

다카르바진

ATRA:

올트랜스 레티노산

D-LNF:

DBZ 로딩 지질 나노제형

RD-LNF:

ATRA/DBZ 로딩 지질 나노제형

SLN:

고체 지질 나노입자


나노물질

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