外泌體靶向遞送|膠質(zhì)母細胞瘤的反義寡核苷酸治療
膠質(zhì)母細胞瘤是最致命的原發(fā)性腦癌,患者的平均壽命不足1年,只有5%的患者能活到5年以上。膠質(zhì)母細胞瘤的標(biāo)準(zhǔn)治療是手術(shù)切除后加以放療和替莫唑胺(TMZ)化療,但是經(jīng)常手術(shù)治療是有限的,且包括TMZ在內(nèi)的大多數(shù)藥物都有嚴(yán)重的毒性和副作用,故近些年基因治療的研究被逐步關(guān)注。
MicroRNA-21(miR-21)是包括膠質(zhì)母細胞瘤在內(nèi)的實體腫瘤中上調(diào)最高的miRNAs之一,下調(diào)miR-21可作為一種干預(yù)腫瘤細胞增殖和增加凋亡的方法。細胞外囊泡(EVs)是一種膜源性囊泡,由不同種細胞分泌,參與細胞間的信號傳導(dǎo)。本篇文章中作者通過生成靶向膠質(zhì)母細胞瘤的外泌體(T7-exo),經(jīng)系統(tǒng)注射將T7-exo與腦部的膠質(zhì)母細胞瘤結(jié)合,提高miRNA-21反義寡核苷酸(AMO-21)的遞送效率。因此,T7-exo被認(rèn)為是AMO-21靶向膠質(zhì)母細胞瘤的有效載體。
作者分別將含RVG-Lamp2b和T7-Lamp2b質(zhì)粒轉(zhuǎn)染入293T細胞,分離外泌體后再通過WB驗證得到的RVG-exo和T7-exo都帶有靶向配體。隨后通過電轉(zhuǎn)將AMO-21包裹入RVG-exo和T7-exo中,實驗發(fā)現(xiàn),AMO-21包裹入外泌體后對其大小沒有明顯影響。同時,用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察外泌體在配體修飾前后和AMO-21裝載前后的形態(tài)沒有顯著差異(Fig.1-2)。
用FAM標(biāo)記AMO-21s,隨后將標(biāo)記的AMO-21s電轉(zhuǎn)入外泌體中,外泌體本身用DiI進行染色。將此裝載后的外泌體與C6細胞共培養(yǎng)24h,用共聚焦顯微鏡和流式細胞儀評估AMO-21傳遞效率。結(jié)果顯示,T7-exo傳遞AMO-21s的效率高于Unmod-exo和RVG-exo,同時用RT-PCR檢測C6細胞中的miRNA-21水平也驗證了AMO-21s的傳遞效率(Fig.3)。
MTT檢測結(jié)果說明經(jīng)RVG和T7修飾后的外泌體對C6細胞的活力基本不影響,而加了PEI25K組的C6細胞只有原來活力的80%。用外泌體和PEI25K處理紅細胞,也發(fā)現(xiàn)PEI25k組中紅細胞有嚴(yán)重的聚集和裂解現(xiàn)象,而其他組與對照組相似,沒有明顯的聚集和溶血現(xiàn)象。
3.T7-exo靶向腦部的傳遞效率
將Dil標(biāo)記的外泌體通過尾靜脈注射入大鼠中,發(fā)現(xiàn)T7-exo在腦部比其他外泌體有更強的信號,這說明T7-exo可以有效地傳遞AMO-21到腦部。隨后將Cy5標(biāo)記的AMO-21s裝入Unmod-exo、RVG-exo和T7-exo中,再將這些外泌體分別IV注射入SD大鼠中。腦部信號結(jié)果顯示,大腦中T7-exo遞送AMO-21s的效率比Unmod-exo、RVG-exo高;此外,肝臟和腎臟也具有較高的AMO-21信號。
WB結(jié)果顯示,外泌體上T7配體的量少于RVG配體的量,但是T7-exo的傳遞效率高于RVG-exo,這也表明了T7是比RVG更有效的靶向腦部的配體。
將裝載了AMO-21s的外泌體注射入腦瘤動物模型中,檢測到RVG-exo和T7-exo介導(dǎo)的AMO-21s能有效降低腦部的miR-21水平,這表明了RVG和T7配體可能提高了外泌體向腦部的靶向運輸。
外泌體遞送AMO-21s的治療效果也可通過PDCD4和PTEN水平來評估。由于PDCD4和PTEN蛋白在膠質(zhì)母細胞瘤中調(diào)節(jié)細胞周期和凋亡,因此PDCD4和PTEN的上調(diào)與AMO-21的治療效果有關(guān)。結(jié)果表明,與其他載體和外泌體相比,T7-exo遞送AMO-21s能更有效地提高PDCD4和PTEN的表達水平(Fig.7)。
大鼠在接種腫瘤細胞13天后被處死,同時檢測腫瘤的大小和面積。結(jié)果表明,T7-exo/AMO-21s能有效地減小腫瘤,且注射了RVG-exo/AMO-21和T7-exo/AMO-21的兩組腫瘤大小還不到對照組腫瘤大小的一半。隨后將小劑量的T7-exo/AMO-21定位注射入膠質(zhì)母細胞瘤大鼠模型中,結(jié)果顯示,當(dāng)使用T7-exo將約42 ng的AMO-21直接遞送至腫瘤部位時,腫瘤的大小減小了(Fig.8)。
在本研究中,T7肽被評價為一種新的靶向配體,用于外泌體介導(dǎo)的AMO-21向膠質(zhì)母細胞瘤的傳遞。膠質(zhì)母細胞瘤的體外研究和原位膠質(zhì)母細胞瘤模型的體內(nèi)研究表明,T7-exo比RVG-exo、Unmod-exo和PEI25k對腦膠質(zhì)母細胞瘤具有更高的AMO-21傳遞效率。
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