Nanopartikel Silika Mesopor Berlabel 131I dengan Anti-VEGFR2 Menunjukkan Aktivitas Antitumor Kuat pada Model Maus Kanker Tiroid Anaplastik

Abstrak

Kanker tiroid anaplastik (ATC) adalah malignitas langka namun sangat mematikan, dengan waktu bertahan median kurang dari enam bulan karena pertumbuhan agresif dan resistensi terhadap terapi konvensi. Kami merancang nanopartikel silika mesopor (MSNs) yang difungsionalkan dengan albumen serum sapi (BSA) dan antibody anti-VEGFR2, kemudian di­radiolabel dengan iod-131 (¹³¹I). Uji in vitro dan in vivo menunjukkan penargetan tumor yang ditingkatkan, retensi tumor yang prolong, dan efikasi terapeutik superior pada xenograft ATC derived FRO. Dibandingkan dengan ¹³¹I bebas atau MSNs non-targeted, nanopartikel dengan anti-VEGFR2 mencapai radioaktivitas tumor yang lebih tinggi (32,2 ± 2,8 % ID/g pada 24 jam) dan memperpanjang waktu bertahan median secara signifikan (41 hari versus 25 hari). Temuan ini mendukung potensi MSNs radiolabel target sebagai terapi invasif minimal baru untuk ATC.

Latar Belakang

ATC menyumbang sekitar 2 % kanker tiroid namun responsible terhadap sebagian besar kematian terkait tiroid, akibat invasi lokal yang cepat dan metastasis jarak jauh. Terapi radiodiod konvensi tidak efektif karena sel ATC tidak memiliki mekanisme penyerapan iod. Angiogenesis, yang diatur oleh sinyalisasi VEGF/VEGFR2, mendukung pertumbuhan tumor; oleh karena itu, VEGFR2 merupakan target terapi yang rasional. Nanopartikel silika mesopor menggabungkan kapasitas muatan tinggi, kompatibilitas biologis, dan fungsionalisasi permukaan yang mudah, menjadikannya kendaraan ideal untuk imaging dan terapi gabungan (teranostik).

Bahan dan Metode

Persiapan Nanopartikel

MSNs disintesis melalui metode sol-gel templat CTAB, menghasilkan bola seragam (~108 nm). Aminasi permukaan dengan APTES menghasilkan MSNs-NH₂, yang kemudian dikonjugasi dengan BSA dan antibody anti-VEGFR2 menggunakan kimia EDC/NHS, menghasilkan BSA-MSNs-anti-VEGFR2. Radiolabeling dengan ¹³¹I dilakukan dengan metode Chloramine-T, dengan efisiensi labeling 50–75 %.

Karakterisasi

Mikroskopi transmisi elektron mengonfirmasi morfologi bola; pencaran cahaya dinamis menunjukkan peningkatan ukuran dari 108 nm menjadi 163 nm setelah fungsionalisasi lengkap. Potensi zeta berubah dari −23 mV menjadi +28 mV, mengonfirmasi konjugasi yang berhasil. Analisis BET menunjukkan luas permukaan 630 m²/g dan ukuran pori 2,8 nm.

Uptake In Vitro

Sel ATC FRO diinkubasi dengan nanopartikel berlabel FITC. Mikroskopi konfokal menunjukkan internalisasi seluler yang kuat, dengan partikel target anti-VEGFR2 menampilkan fluoresensi yang jauh lebih kuat pada 1 jam dan 6 jam dibandingkan kontrol non-target.

Studi In Vivo

Maus BALB/c nude betna yang membawa xenograft FRO subkutan menerima intratumoral injeksi 7,4 MBq ¹³¹I-BSA-MSNs-anti-VEGFR2, ¹³¹I-BSA-MSNs, atau ¹³¹I bebas. Pertumbuhan tumor, berat badan, dan waktu bertahan dipantau setiap tiga hari. Imaging SPECT/CT dan uji biodistribusi counter gamma dilakukan pada 24 jam, 72 jam, dan hingga 21 hari setelah injeksi.

Histopatologi

Staining H&E dan imunohistokimia pasca-mortem menilai nekrosis tumor dan ekspresi VEGFR, sementara organ utama diperiksa untuk toksisitas.

Hasil

Karakteristik Nanopartikel

MSNs mempertahankan morfologi seragam; modifikasi permukaan meningkatkan ukuran menjadi 163 nm dan membalik potensi zeta menjadi +28 mV. BET mengonfirmasi arsitektur mesopor. Nanopartikel stabil selama mingguan tanpa agregasi.

Penargetan dan Uptake

Imaging konfokal menunjukkan fluoresensi hijau yang lebih kuat untuk partikel hias anti-VEGFR2, mengindikasikan binding yang ditingkatkan. Pengukuran radioaktivitas dependen waktu menunjukkan puncak uptake seluler pada 3 jam (BSA-MSNs) dan 5 jam (BSA-MSNs-anti-VEGFR2), dengan yang terakhir menunjukkan hitungan absolut lebih tinggi.

Distribusi Jaringan

Pada 24 jam, radioaktivitas tumor adalah 32,2 % ID/g untuk grup target versus 26,1 % untuk non-target. Pada 72 jam, tingkat menurun menjadi 23,0 % ID/g (target) dan 12,3 % ID/g (non-target), keduanya secara signifikan di atas ¹³¹I bebas (11,6 % dan 2,1 % ID/g).

Imaging In Vivo

SPECT/CT menunjukkan radioaktivitas tumor yang persisten untuk nanopartikel target hingga 3 minggu, sedangkan ¹³¹I bebas tereliminasi pada hari ke-3.

Efikasi Terapetik

Volume tumor dalam grup target melanda dan kemudian regresi setelah hari ke-9, sedangkan grup non-target dan ¹³¹I bebas terus tumbuh. Waktu bertahan median: target 41 hari, non-target 34 hari, ¹³¹I bebas 25 hari, salin 27 hari (P < 0,01).

Profil Keamanan

H&E jantung, hati, paru-paru, dan ginjal tidak menunjukkan perubahan patologis. Tumor yang treated dengan nanopartikel target menunjukkan nekrosis ekstensif dan kepadatan sel viable yang reduced.

Pembicaraan

Penargetan VEGFR2 dengan MSNs radiolabel secara signifikan meningkatkan retensi tumor dan indeks terapeutik dalam ATC, unggul dibandingkan radiodiod konvensi. Kemampuan imaging dan terapi dual (teranostik) memungkinkan pemantauan real-time distribusi obat. Absensi toksisistemik menunjukkan margin keamanan yang menguntungkan untuk translasi klinis. Kerja masa depan akan mengeksplorasi pengiriman intravena dan pemuatan beban dengan agen anti-kanker.

Kesimpulan

Kami berhasil memproduksi BSA-MSNs-anti-VEGFR2 yang di­radiolabel dengan ¹³¹I yang menunjukkan penargetan tumor superior, retensi prolong, dan aktivitas antitumor yang jelas dalam xenograft ATC, dengan waktu bertahan yang diperpanjang dan tidak ada toksisistemik yang terdeteksi. Platform ini mewakili strategi baru yang menjanjikan untuk pengobatan kanker tiroid agresif.

Singkatan

• APTES – Aminopropiltrietoksisilana
• ATC – Kanker tiroid anaplastik
• BSA – Albumen serum sapi
• CLSM – Mikroskopi laser scanning konfokal
• CTAB – Bromida heksadesiltrimetilamonium
• DAPI – 4,6-Diamidino-2-fenilindol
• DLS – Pencaran cahaya dinamis
• DMEM – Medium Eagle modifikasi Dulbecco
• DMSO – Dimetilsulfoksida
• EDC – 1-(3-Dimetilaminopropil)-3-etilkarbodiimida hidroklorida
• FBS – Serum sapi fetus
• FITC – Isosianat fluorescein
• HBSS – Larutan garam seimbang Hanks
• MSNs – Nanopartikel silika mesopor
• NHS – N-hidroksisuksinimida
• PBS – Larutan penyangga fosfat
• TEM – Mikroskop transmisi elektron
• TEOS – Ortosilikat tetraetil
• VEGFR – Resaktor pertumbuhan endotel vaskular