Sistem Pengiriman Obat Penargetan Sel Efisien Berdasarkan Nanopartikel Silika Mesopori Modifikasi Aptamer
Abstrak
Bagaimana memberikan obat kemoterapi secara efisien dan selektif ke sel tumor untuk meningkatkan kemanjuran terapeutik masih menjadi masalah yang sulit. Kami di sini membangun sistem pengiriman obat penargetan sel yang efisien (Sgc8-MSN / Dox) berdasarkan nanopartikel silika mesopori yang dimodifikasi aptamer yang bergantung pada kemampuan penargetan tumor dari aptamer Sgc8 untuk mengirimkan doxorubicin (Dox) ke sel leukemia dalam target cara, sehingga meningkatkan kemanjuran terapi dan mengurangi toksisitas. Dalam penelitian ini, Sgc8-MSN/Dox menunjukkan pelepasan Dox yang berkelanjutan, dan mereka menargetkan dan secara efisien membunuh sel leukemia limfosit T akut manusia CCRF-CEM, menunjukkan potensi sebagai terapi kanker.
Pengantar
Leukemia limfoblastik akut (LLA) merupakan tumor ganas heterogen yang sangat membahayakan kesehatan manusia [1,2,3]. Sekitar 6000 kasus leukemia limfoblastik akut didiagnosis setiap tahun di Amerika Serikat, terutama pada anak-anak dan remaja. ALL adalah kanker paling umum pada anak-anak dan penyebab paling umum kematian akibat kanker sebelum usia 20 [4].
Kemoradioterapi dan transplantasi sel induk hematopoietik sumsum tulang adalah pengobatan standar untuk ALL. Radioterapi dikaitkan dengan efek samping sistemik yang substansial dan lokasi paparan yang optimal tidak jelas. Transplantasi sel punca hematopoietik sumsum tulang seringkali tidak memungkinkan karena biaya, usia pasien, dan kurangnya donor sumsum. Kemoterapi dapat efektif untuk menghilangkan fokus yang jauh dan dengan demikian mencegah kekambuhan, tetapi hanya sebagian kecil dari sebagian besar obat anti tumor yang mencapai tumor melalui sirkulasi. Hal ini menghasilkan bioavailabilitas obat yang rendah dan selektivitas yang buruk untuk sel yang sakit dibandingkan sel normal, meningkatkan risiko reaksi merugikan yang serius dan resistensi obat.
Sistem penghantaran obat nano dapat memberikan penghantaran obat anti-tumor yang jauh lebih efektif dan terarah daripada obatnya sendiri, termasuk pelepasan obat yang dipicu oleh kondisi spesifik lingkungan mikro tumor [5, 6]. Di antara sistem seperti itu, nanopartikel silika mesopori (MSNs) telah menarik perhatian karena permukaannya yang besar dan dapat dimodifikasi; volume pori yang dapat disesuaikan, mampu membawa jumlah dan jenis obat yang berbeda; dan biokompatibilitasnya yang baik [7, 8]. Modifikasi permukaan dengan kelompok respons fungsional memungkinkan pembuatan MSN yang melepaskan obatnya dalam kondisi tertentu, sementara modifikasi dengan molekul penargetan mengarahkan MSN untuk mengantarkan obatnya secara selektif ke jaringan yang diinginkan [9, 10].
Salah satu jenis molekul penargetan yang kompatibel dengan MSN adalah aptamers, yang merupakan DNA beruntai tunggal atau RNA yang bertindak sebagai “antibodi kimia” untuk mengikat secara spesifik dan erat ke target. Aptamer lebih kecil dan lebih mudah disiapkan dan dimodifikasi daripada antibodi monoklonal, mereka menembus jaringan lebih baik dan menunjukkan toksisitas dan imunogenisitas yang lebih rendah. Oleh karena itu, aptamers banyak digunakan untuk deteksi tumor dan kemoterapi target [11,12,13]. Metode SELEX telah digunakan untuk mengidentifikasi aptamer, Sgc8 yang berikatan secara khusus dengan sel leukemia limfosit T akut manusia CEM [14, 15]. Sgc8 mengenali protein tirosin kinase-7 (PTK-7) pada membran sel CEM. Menambahkan Sgc8 ke obat kemoterapi dan bahan nano tertentu dapat meningkatkan penargetan dan pembunuhan sel leukemia [16, 17].
Kami telah merancang sistem nanopartikel silika fluoresen termodifikasi aptamer Sgc8 (Sgc8-FSNPs) untuk mendeteksi sel leukemia dengan sensitivitas dan spesifisitas tinggi, yang terbukti berguna tidak hanya untuk diagnosis leukemia tetapi juga untuk pengiriman obat anti-leukemia yang ditargetkan [18 ]. Berdasarkan penelitian ini, dalam penelitian ini, kami mengenkapsulasi doxorubicin (Dox) dalam MSN, yang kami hias dengan Sgc8 (Gbr. 1). Sgc8-MSN/Dox yang dihasilkan menunjukkan morfologi dan ukuran yang baik untuk pengiriman obat, dan nanopartikel diambil secara selektif oleh sel leukemia dalam kultur, yang mengarah pada pembunuhan sel tumor yang efektif. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mencoba mengungkapkan bahwa nanopartikel silika berpori meso yang dimodifikasi oleh aptamer tidak hanya dapat menargetkan diagnosis tumor, tetapi juga membunuh tumor dengan memuat obat, sehingga memberikan ide untuk terapi penargetan tumor.
Ilustrasi skema nanopartikel silika mesopori yang dimodifikasi aptamer Sgc8 untuk sistem pengiriman obat penargetan sel yang efisien. sel CEM, CCRF-CEM sel leukemia limfosit T manusia akut; Doks, doksorubisin; MSN, nanopartikel silika termodifikasi; PTK-7, protein tirosin kinase-7
Bahan dan Metode Eksperimental
Reagen dan Bahan
Doksorubisin hidroklorida (Dox) dibeli dari Beijing Huafeng United Technology (Beijing, Cina). Analytical-grade tetraethylorthosilicate (TEOS) dan 3-Triethoxysilylpropylamine (APTES) dibeli dari Shanghai Chemical Reagent Factory I (Shanghai, China), dan cetyl-trimethylammonium bromide (CTAB, kemurnian 99%) dari Shanghai Jizhi Biochemical Technology (Shanghai, China) . Semua reagen lainnya adalah analitis-grade. Sgc8 aptamer termodifikasi karboksil (5′-ATCTAACTGCCGCCGCGGGAAAATGTACGGTTAG(T)10 -COOH-3′)[16]disintesis oleh Shanghai Bioengineering (Shanghai, Cina).
Garis Sel
Garis sel berikut dibeli dari Bank Sel Akademi Ilmu Pengetahuan Cina (Shanghai, Cina):garis sel leukemia limfosit T akut manusia CCRF-CEM, garis sel limfoma B Burkitt manusia Ramos, garis sel hati normal manusia L02 , dan garis sel ginjal embrionik manusia. Semua garis sel dikultur pada 37 °C di bawah 5% CO2 dalam DMEM yang dilengkapi dengan 10% serum janin sapi (FBS, Hyclone) dan penisilin-streptomisin (Gibco, Grand Island, NY, USA).
Persiapan Sgc8-MSN/Dox
MSN dibuat seperti yang dijelaskan [19] dengan melarutkan 0,50 g CTAB dalam 240 mL air ultra murni, menambahkan 1,75 ml larutan NaOH 2 M, dan memanaskan pada 80 °C dalam penangas minyak. Di bawah pengadukan yang kuat, 2,50 mL TEOS perlahan-lahan ditambahkan tetes demi tetes, dan campuran diaduk terus menerus selama 2 jam sampai diperoleh endapan putih. Kemudian campuran disentrifugasi pada 10.000 rpm selama 10 menit, supernatan dihilangkan, endapan dicuci tiga kali secara bergantian dengan air ultra murni dan etanol anhidrat, dan kemudian endapan dikeringkan dalam oven vakum pada suhu 60 ° C semalaman untuk mendapatkan MSN.
Sgc8-MSN/Dox diperoleh dengan mencampur 0,2365-g MSNs dalam labu leher tiga dengan 23,65 mL etanol absolut, menambahkan 710-μL APTES tetes demi tetes, dan refluks selama 24 h. Campuran dicuci tiga kali secara bergantian dengan larutan metanol-HCl (4:1) dan air deionisasi, kemudian dikeringkan untuk menghasilkan MSNs-NH2 . Pada suhu kamar, bahan MSNs-NH2 dimasukkan ke dalam tabung sentrifus 10 mL dan didispersikan dalam phosphate-buffered saline (PBS) dalam jumlah yang sesuai, kemudian ditambahkan Dox (5 mg/mL) tetes demi tetes, dan campuran diaduk selama 24 jam Terakhir, aptamer Sgc8 termodifikasi karboksil (100 nM/mL) ditambahkan, dan campuran diaduk selama 1 jam, disentrifugasi, dan dicuci dengan PBS sampai tidak berwarna, menghasilkan Sgc8-MSN/Dox.
Karakterisasi Sgc8-MSN/Dox
Pola difraksi sinar-X (XRD) dari nanopartikel diukur dengan difraktometer XRD D4 (Bruker Inc., Jerman). Isoterm adsorpsi-desorpsi N2 diukur dengan luas permukaan spesifik dan penganalisis ukuran pori (TriStar 3000, GA Inc., USA). Area permukaan BET dihitung dari plot BET. Distribusi ukuran pori diperkirakan dari cabang adsorpsi isoterm dengan metode BJH. Ukuran partikel dan potensi elektrostatik diukur menggunakan penganalisis hamburan cahaya dinamis Nano S (Malvern Instruments, UK). Pengukuran dilakukan tiga kali untuk setiap sampel dan dirata-ratakan. Ukuran partikel dan morfologi juga dinilai dengan mikroskop elektron transmisi (H-7650, Tokyo, Jepang) pada tegangan percepatan berkas elektron 100 kV. Sementara itu, konjugasi aptamer Sgc8 ke permukaan MSN dinilai dengan spektroskopi FT-IR (Nicolet-5700, USA). Untuk mendeteksi efisiensi MSN/Dox yang dimodifikasi aptamer, kami mengumpulkan supernatan pencuci dalam proses preparasi Sgc8-MSN/Dox dan mengukur nilai serapan ultraviolet pada 260 nm, dan kemudian menggunakan metode kurva standar untuk menentukan jumlah dari aptamer yang tidak terikat. Jadi jumlah modifikasi aptamer dapat dihitung dengan mengurangi jumlah yang tidak terikat dari jumlah total yang ditambahkan.
Rilis Dox dari Sgc8-MSN/Dox
Pelepasan Dox dari Sgc8-MSN/Dox diukur in vitro sebagai berikut. Sgc8-MSN/Dox (10 mg) dilarutkan dalam 10 mL buffer pada pH 5.0 atau 7,4 pada 37 °C dan dikocok pada 100 rpm. Pada waktu yang telah ditentukan, sampel dikeluarkan, disentrifugasi pada 5000 rpm selama 10 min, dan supernatan diuji untuk Dox menggunakan spektrofotometri seperti yang dijelaskan oleh Thermo Scientific Microplate Reader (81 Wyman Street, Waltham, USA) pada 482 nm [9].
Kemampuan Penargetan Sgc8-MSN/Dox
Sel CEM atau Ramos (3 × 10
6
) dalam PBS ditambahkan ke tabung sentrifus 15-mL dan dicampur dengan Sgc8-MSN/Dox atau MSN/Dox (konsentrasi aptamer, 200 nM). Tabung diinkubasi pada 37 °C selama 20-30 min, dan kemudian sel dikumpulkan dengan sentrifugasi, dicuci 3 kali dengan PBS, difiksasi dengan 4% paraformaldehyde selama 30 min, dan dicuci 3 kali dengan PBS. Sel diinkubasi selama 5 menit dengan 1 mg / ml DAPI, dicuci 3 kali dengan PBS dan disentrifugasi. Pelet sel disuspensikan kembali dalam PBS dan ditempatkan pada slide untuk dianalisis dengan mikroskop confocal fluoresensi ((Nikon DS-Ri1; Tokyo, Jepang).
Dalam eksperimen terpisah, sel CEM dan Ramos (3 × 10
5
) pada fase pertumbuhan logaritmik disuspensikan kembali dalam campuran 50 μL PBS, 45 μL buffer pengikat [PBS dilengkapi dengan 5 mM MgCl2, 4,5 g/L glukosa dan 1 mg/ml bovine serum albumin (BSA)], dan 10 μL dari FBS [PBS dilengkapi dengan 1 mg/ml bovine serum albumin (BSA)] yang mengandung bahan yang ditunjukkan pada konsentrasi aptamer 200 nM. Campuran dikocok di tempat gelap selama 30 menit pada suhu 4°C. Sel dicuci dalam buffer pencuci, disentrifugasi pada 1000 rpm selama 5 min, lalu dicuci lagi 3 kali. Akhirnya, sel disuspensikan kembali dalam 500 L buffer pencuci dan dianalisis dengan flow cytometry (Beckman Coulter Epics XL; Beckman Coulter, Inc., Brea, CA, USA).
Sitotoksisitas MSN
Sitotoksisitas MSN tanpa Dox atau aptamer dinilai menggunakan metode MTT. Sel CEM, Ramos, 293T, dan L-02 dalam fase pertumbuhan logaritmik ditambahkan ke pelat 96-sumur (1,5 × 10
4
/dengan baik). MSN (100 μL) ditambahkan ke setiap sumur, dan pelat dikultur dalam 5% CO2 inkubator pada 37 °C selama 24 atau 48 h. MTT (20 μL) ditambahkan ke setiap sumur, pelat diinkubasi pada 37 °C selama 30 menit, kemudian pelat disentrifugasi pada 1500 rpm selama 10 menit, dan supernatan kultur dibuang. DMSO (200 μL) ditambahkan ke setiap sumur, pelat dikocok dalam gelap selama 10 min, dan kemudian densitas optik (OD) pada 570 nm diukur menggunakan pembaca pelat mikro otomatis. Setiap sampel diuji dengan enam ulangan, dan hasilnya dinyatakan sebagai mean ± SD.
Pembunuhan sel oleh Sgc8-MSN/Dox
Sel CEM, Ramos, 293T, dan L-02 dalam pelat 96-sumur (1 × 10
5
sel per sumur) diinkubasi selama 24 jam dengan Dox, MSN/Dox, atau Sgc8-MSN/Dox gratis pada konsentrasi Dox 1, 5, 10, 15, atau 20 μg/mL. Untuk mengonfirmasi lebih lanjut bahwa Sgc8-MSN/Dox memang ditargetkan untuk membunuh sel CEM melalui reseptor aptamer, pertama-tama kami menginkubasi aptamer Sgc8 yang cukup dengan sel CEM selama 2 h, kemudian diinkubasi dengan sgc8-MSN/Dox pada konsentrasi Dox 20 μg/ ml selama 24 jam. Viabilitas dibandingkan menggunakan uji MTT seperti yang dijelaskan di bagian “Sitotoksisitas MSN”.
Analisis Statistik
Hasil dianalisis secara statistik menggunakan t . Siswa uji dan analisis varians satu arah dengan uji beda signifikansi terkecil. Semua analisis dilakukan dengan GraphPad Prism 6.02 (GraphPad Software, San Diego, CA, USA).
Hasil dan Diskusi
Karakterisasi Sgc8-MSN/Dox
Data difraksi sinar-X menunjukkan bahwa nanopartikel yang disintesis memiliki puncak difraksi khas dari mesopori heksagonal dalam rentang X (Gbr. 2a), yang mengkonfirmasi struktur MSN. Untuk mempelajari lebih lanjut luas permukaan spesifik, distribusi ukuran pori, dan parameter mesopori MSN, kami melakukan uji adsorpsi-desorpsi nitrogen pada MSN. Isoterm adsorpsi-desorpsi N2 dari MSN (Gbr. 2b) menunjukkan karakteristik isoterm tipe IV, yang menunjukkan karakteristik mesopori. Luas permukaan yang dihitung dengan model BET adalah 1389 m
2
/G. Kurva BJH menunjukkan bahwa distribusi ukuran pori partikel menyempit (Gbr. 2b, inset). Ukuran pori 5,23 nm, dan volume pori 2,51 cm
3
/G. Luas permukaan spesifik yang besar dan volume pori serta mesopori yang kaya memungkinkan untuk memiliki kapasitas pemuatan obat yang lebih kuat dan berpotensi menjadi pembawa obat yang sangat baik. Mikroskop elektron menunjukkan Sgc8-MSN/Dox memiliki dispersibilitas yang baik dan ukuran yang seragam, dengan bentuk sferis atau elips (Gbr. 3a). Potensi zeta rata-rata MSN/Dox di PBS adalah 26,53 mV, yang menurun menjadi 33,87 mV di Sgc8-MSN/Dox (Gbr. 3b), yang mencerminkan muatan negatif pada aptamer Sgc8 [20]. Saluran pori pada permukaan silikon mesopori diamati. Dalam PBS, MSN/Dox menunjukkan ukuran partikel hidrasi rata-rata 98,35 nm, yang meningkat menjadi 103,24 nm setelah menghubungkan aptamer Sgc8 untuk membuat Sgc8-MSN/Dox (Gbr. 3 c, d). Untuk mengkonfirmasi lebih lanjut keberhasilan konjugasi Sgc8-MSN/Dox, analisis spektroskopi FT-IR dilakukan. Spektrum inframerah ditunjukkan pada Gambar. 3 e. Puncak 3400 cm
−1
, 1100 cm
−1
, dan 500 cm
−1
adalah puncak karakteristik silika. Puncaknya sekitar 2400 cm
−1
adalah puncak agen template CTAB. Puncaknya sekitar 1600 cm
−1
adalah NH2 puncak. Puncaknya muncul sekitar 1700 cm
−1
dianggap sebagai puncak karakteristik peregangan ikatan C =0 dari basis cluster Dox yang dimuat di MSN. Puncak baru pada 1650 cm
−1
disebabkan oleh basa Schiff (–C=N–) yang dihasilkan oleh reaksi Sgc8 dengan NH2-MSN/Dox. Bukti ini membuktikan bahwa sistem penghantaran obat Sgc8-MSN/Dox telah berhasil disiapkan. Untuk mendeteksi efisiensi Sgc8-MSN/Dox yang dimodifikasi aptamer, kami menggunakan spektrofotometer ultraviolet untuk mengukur kerapatan absorbansi (OD) aptamer pada 260 nm, dan menghitung modifikasi aptamer terhadap efisiensi nanopartikel berdasarkan perubahan nilai OD sebelum dan sesudah modifikasi aptamer pada permukaan nanopartikel. Spektrum serapan ultraviolet (UV-Vis) dari larutan aptamer dan supernatan ditunjukkan pada Gambar. 3e. Menurut perhitungan, jumlah modifikasi aptamer Sgc8 menjadi Sgc8-MSN/Dox adalah sekitar 6,87 nmol mg
–1
Sgc8-MSN/Dox.
a XRD dan b isoterm serapan nitrogen dari MSN; (inset) Volume pori dan plot distribusi ukuran pori MSN
Karakterisasi nanomaterial. a Mikrograf elektron Sgc8-MSN/Dox. b Diagram potensial nanopartikel. Distribusi ukuran partikel c MSN/Dox dan d Sgc8-MSN/Dox. e Spektrum FT-IR bahan nano:a MSN, b MSN/Dox, dan c Sgc8-MSN/Dox. f Spektrum UV–Vis a Solusi aptamer Sgc8, b mencuci supernatan dalam proses preparasi Sgc8-MSN/Dox
Rilis Dox dari Sgc8-MSN/Dox In Vitro
MSN/Dox dan Sgc8-MSN/Dox melepaskan muatan obat mereka secara perlahan pada pH 7.4:tidak lebih dari 50% obat dilepaskan dalam waktu 96 h (Gbr. 4). Ini menunjukkan bahwa MSN dapat mendukung pelepasan obat secara perlahan yang berlangsung selama 96 jam, kemungkinan karena obat tersebut menyebar ke seluruh saluran internal silikon mesopori. Pelepasan jauh lebih cepat pada pH 5.0, dengan tingkat pelepasan mencapai 60% pada 48 h dan> 80% pada 96 h. Kurva pelepasan Dox hampir identik untuk Sgc8-MSN/Dox dan MSN/Dox, menunjukkan bahwa ligasi aptamer tidak mempengaruhi struktur nanopartikel. Pelepasan yang lebih besar pada pH asam berguna karena sel tumor berada dalam lingkungan asam lemah dan nanopartikel berlapis Sgc8 diinternalisasi ke dalam endosom [15]. Hasil kami mendukung gagasan bahwa silikon mesopori dapat mempercepat pelepasan obat dalam lingkungan asam [21, 22].
Pelepasan doksorubisin dari Sgc8-MSN/Dox dan MSN/Dox in vitro pada pH 5.0 atau 7.4
Penargetan Sel Leukemia oleh Sgc8-MSN/Dox In Vitro
Kami memeriksa penyerapan nanopartikel oleh sel leukemia limfosit T CEM sebagai sel target dan sel limfoma Ramos B sebagai sel non-target. Berdasarkan flow cytometry, sel non-target menginternalisasi MSN/Dox ke tingkat yang sama seperti Sgc8-MSN/Dox, sedangkan sel target menginternalisasi nanopartikel berlapis aptamer ke tingkat yang jauh lebih besar daripada MSN/Dox (Gbr. 5a). Konsisten dengan hasil ini, mikroskop confocal fluoresensi menunjukkan fluoresensi Dox yang kuat (merah) di dalam sel CEM yang terpapar Sgc8-MSN/Dox, tetapi tidak di dalam sel Ramos yang diperlakukan dengan cara yang sama (Gbr. 5b). Hasil ini mencerminkan kemampuan mapan aptamer Sgc8 untuk menargetkan sel leukemia [20]. Sgc8 mengenali PTK-7 pada permukaan sel CEM [18], merekrut nanopartikel ke permukaan dan dengan demikian membuat penyerapannya lebih efisien [23]. Hasil kami menunjukkan bahwa Sgc8-MSN/Dox dapat menargetkan sel kanker yang mengekspresikan PTK-7 di situs primer maupun sekunder atau dalam sirkulasi, sehingga berguna untuk mengendalikan metastasis. Dimungkinkan untuk memperluas pendekatan MSN kami ke aptamer lain dengan kekhususan penargetan lainnya [24, 25].
Penargetan in vitro sel leukemia oleh Sgc8-MSN/Dox dianalisis menggunakan a flow cytometry dan b mikroskop fluoresensi. Sel CCRF-CEM dan Romas diinkubasi dengan MSN/Dox atau Sgc8-MSN/Dox, dan kemudian diwarnai dengan DAPI (biru). Dox tampak merah. Bilah skala, 100 μm
Sitotoksisitas MSN
Mengingat pentingnya biosafety untuk sistem pengiriman obat nano [25], pertama-tama kami memeriksa toksisitas MSN kosong terhadap sel CEM, Ramos, 293T, dan L-02. Viabilitas semua lini sel tetap di atas 90% bahkan setelah inkubasi 48 jam dengan MSN hingga 100 μg/mL (Gbr. 6). Hal ini menunjukkan bahwa MSN menunjukkan sitotoksisitas yang hampir dapat diabaikan.
Sitotoksisitas in vitro dari MSN. a CEM, b Ramos, c 293T, dan d Sel L-02 diperlakukan dengan konsentrasi MSN yang ditunjukkan, dan viabilitas sel diukur
Selanjutnya, kami menyelidiki kemampuan Sgc8-MSN/Dox untuk membunuh sel tumor target (sel CEM) dan sel non-target (sel Ramos, 293T, dan L-02). Sel-sel diinkubasi dengan konsentrasi berbeda dari Dox, MSN/Dox, atau Sgc8-MSN/Dox bebas yang berbeda selama 24 jam, dan kemudian viabilitas dinilai menggunakan uji MTT. Terhadap sel CEM target, Dox bebas menunjukkan toksisitas sedikit lebih besar daripada dua formulasi MSN, sementara Sgc8-MSN/Dox secara signifikan lebih toksik daripada MSN/Dox pada konsentrasi obat yang sama (Gbr. 7). Terhadap sel Ramos, 293T, dan L-02, Dox bebas menunjukkan toksisitas yang jauh lebih besar daripada formulasi MSN, yang menunjukkan toksisitas serupa dengan atau tanpa Sgc8. Untuk mengkonfirmasi lebih lanjut bahwa Sgc8-MSN / Dox memang ditargetkan untuk membunuh sel CEM melalui reseptor aptamer PTK-7, pertama-tama kami menginkubasi aptamer Sgc8 yang cukup dengan sel CEM selama 2 jam untuk memblokir situs pengikatan dan kemudian diinkubasi bersama dengan Sgc8 -MSN/Dox. Uji MTT menunjukkan bahwa aptamer bebas tidak memiliki toksisitas terhadap sel CEM, dan setelah cukup aptamer Sgc8 memblokir situs pengikatan, Sgc8-MSN/Dox menunjukkan toksisitas yang jauh lebih rendah daripada kelompok Sgc8-MSN/Dox gratis (Gbr. 7e). Hasil ini menyoroti kemampuan aptamer untuk menargetkan pengiriman obat dan meningkatkan pembunuhan sel target. Penargetan tersebut dapat membantu mengurangi penyerapan obat oleh sel non-target serta memungkinkan penggunaan dosis yang lebih rendah; kedua efek tersebut dapat mengurangi risiko efek samping toksik [26].
Kemampuan DOX, MSN/Dox, dan Sgc8-MSN/Dox gratis untuk membunuh a Sel CEM, b Sel Ramos, c 293T sel, dan d sel L-02. e Kemampuan membunuh sel CEM dari aptamer bebas, blok (sel CEM pertama-tama menginkubasi Sgc8 yang cukup selama 2 h, kemudian diinkubasi dengan sgc8-MSN/Dox), dan Sgc8-MSN/Dox
Aptamer dapat digunakan sebagai molekul pemandu untuk pengiriman obat dan berbagai makromolekul atau nanocarrier ke sel tumor, terkadang aptamer juga dapat bekerja sebagai terapi. Misalnya, aptamer AS1411 dapat mengikat nukleolin secara khusus, dan nukleolin diekspresikan di dalam dan di permukaan sel tumor yang terlibat dalam diferensiasi sel, kelangsungan hidup, peradangan, angiogenesis, dan perkembangan tumor. Aptamer AS1411 dapat menginduksi penghambatan pertumbuhan model xenograft (kanker ginjal, kanker paru-paru, kanker payudara MX1, dan kanker pankreas) dengan mengikat nukleolin [27]. Selain itu, liposom bermuatan doksorubisin yang difungsikan dengan aptamer AS1411 (Apt-Dox-Lip) diuji pada kanker payudara, dan hasilnya menunjukkan potensi aplikasi yang besar [28]. Aptamers telah berhasil dalam berbagai uji klinis karena sifatnya yang sangat baik. Aptamer pertama disetujui oleh FDA pada tahun 2005 [29], sejak itu, semakin banyak aptamer yang mencapai uji klinis. Aptamers diterapkan pada uji klinis anti-tumor, termasuk kanker prostat [30], kanker paru-paru [31], leukemia myeloid akut [32], dan sebagainya. Tidak diragukan lagi bahwa uji klinis terkait aptamer ini memberikan harapan baru untuk mengubah gaya terapi konvensional.
Dalam beberapa tahun terakhir, aptamers telah dikombinasikan dengan bahan nano yang berbeda untuk terapi tumor yang ditargetkan. Dapat dilihat bahwa aptamer memiliki kemampuan pengenalan dan penargetan molekul yang luar biasa. Namun, masih ada beberapa masalah yang tidak dapat diabaikan dalam pengembangan aplikasi aptamer, seperti apakah nuklease mempengaruhi stabilitas aptamer in vivo, apakah aptamer zat bermolekul kecil masuk ke dalam tubuh dan mudah dihilangkan dengan cepat oleh tubuh. sistem ginjal, dan apakah kinerja penargetan aktual in vivo layak. Untuk mengeksploitasi potensi penuh dari bahan nano bertarget berbasis aptamer, lebih banyak pengujian in vivo dan eksperimen yang relevan secara klinis tetap menjadi fokus penelitian saat ini. Pada saat yang sama, theranostics tumor merupakan arah penting untuk pengembangan masa depan, dan desain dan persiapan bahan biologis fungsional lebih multifungsi tidak diragukan lagi tren perkembangan.
Kesimpulan
Kami telah membangun sistem pengiriman MSN yang dimodifikasi aptamer yang dapat secara efisien menargetkan sel leukemia dan meningkatkan penyerapan Dox. Penargetan ini, ditambah dengan kemampuan MSN untuk melepaskan muatan obat secara perlahan dan lebih disukai dalam kondisi asam, dapat membantu sistem penghantaran terakumulasi di lokasi tumor dan membunuh sel secara terus-menerus. Dimungkinkan untuk menargetkan hampir semua jenis sel tumor dengan pendekatan MSN ini dengan memilih aptamer yang sesuai. Tetapi tidak dapat diabaikan bahwa Sgc8-MSN/Dox mungkin juga memiliki masalah yang disebutkan di atas, dan stabilitas dan penargetan in vivonya masih memerlukan studi lebih lanjut. Selanjutnya, kami akan menggabungkan penelitian sebelumnya untuk memuat sistem penghantaran obat dengan reagen diagnostik dan obat-obatan, memberikannya fungsi theranostik dari diagnosis yang ditargetkan dan pengobatan yang ditargetkan.
Singkatan
MSN:
Nanopartikel silikon mesopori
Dox:
Doksorubisin
Sgc8-MSN/Dox:
Sistem pengiriman obat silika mesopori yang dimodifikasi oleh Aptamer
