含有碳硼烷簇为有效治疗肝癌中的硼中子捕获

　　去唾液酸糖蛋白受体被视为肝细胞特异性递送的理想靶标。半乳糖残基由于其高受体亲和力而成为很有前途的ASGP-R配体。在本文中，开发了一种基于聚乙二醇化半乳糖的新型聚合物，以通过负载碳硼烷簇来实现针对硼靶的硼中子捕获治疗，用于主动靶向肝细胞癌。值得注意的是，在生理条件下，聚合物可以自组装成平均直径为135nm的胶束。胶束对HepG2细胞具有高选择性和低细胞毒性。从动力学上讲，胶束在体外对HepG2细胞的摄取要高于阳性对照组硼captate。用胶束处理HepG2细胞后，BNCT期间细胞骨架发生改变，迁移能力减弱。癌细胞的DNA双链断裂明显诱导了细胞凋亡。此外，在荷瘤小鼠中施用胶束后4小时，肿瘤中10B的浓度比BSH组的浓度高4.5倍。肿瘤/血液比率为10胶束注射后24小时B浓度达到25以上。在正常小鼠中，胶束主要分布在肝和肾组织中，可以在24小时内从体内有效清除。给药后未观察到全身毒性。因此，具有ASGP-R靶向性的含碳硼烷的聚乙二醇化半乳糖胶束可用作有效的硼中子俘获治疗肝细胞癌的有前途的治疗载体。
　　 肝细胞癌是全球第三大最常见的癌症死亡原因。HCC通常被诊断为晚期，因此最常用的治疗方法如切除，移植或经皮缺乏疗效。用于提高HCC患者生存率的最常见治疗方法是全身化疗。然而，传统的化学治疗剂因其严重的副作用和多药耐药性而在治疗HCC方面面临许多挑战。放射疗法是治疗癌症的主要方法之一。但是，它通常会导致严重的副作用。硼中子俘获疗法是一种靶向肿瘤细胞的放射疗法，比传统的放射疗法和化学疗法具有显着的优势。
　　 BNCT是一种基于热中子与非放射性10B同位素之间的捕获反应的癌症治疗的一种二元方法，可产生高线性能量转移α粒子和7Li核，平均总动能为2.34MeV。这些高LET粒子横穿5–9μm，并限于一个细胞的直径。因此，据信，细胞毒性仅在热中子辐照后在含有10B原子的肿瘤细胞中发生，而不会对邻近的健康组织造成额外损害。到现在为止10硼已烷酸钠和硼苯丙氨酸的B化合物已通过BNCT用于临床治疗恶性脑肿瘤，恶性黑色素瘤和头颈癌，特别是对于常规方法难以治疗的肿瘤，例如作为外科手术切除，化学疗法和放射疗法。然而，这10种B化合物的肿瘤靶向能力和保留能力有限，无法在癌细胞中达到足够的10B水平，并且对于有效治疗具有很高的肿瘤选择性。因此，高选择性的递送，在肿瘤组织中的硼的多积累，适当的保留和分配是在用于BNCT的成功。
　　 用于递送的纳米材料10乙剂BNCT是改善在肿瘤部位。最近，一些聚乙二醇化聚合物胶束的硼传递剂已显示出通过增强的渗透和保留效应而增强了10B在肿瘤中的积累，并提高了治疗功效。同时，具有高分子硼含量，热和化学稳定性等特性的碳硼烷已被研究用于BNCT。然而，不利的副作用和全身毒性是这些抗癌药物递送系统的治疗的主要限制。因此，实际上，具有主动靶向性能的理想运载工具对BNCT尤其有吸引力。
　　 据报道，去唾液酸糖蛋白受体是肝细胞特异性递送的理想靶标。因此，将抗癌药靶向ASGP-R可能是治疗HCC的好方法。为此目的，半乳糖或乳糖残基是有前途的配体材料，因为这些糖部分具有较高的ASGP-R亲和力。因此，可以通过将可通过配体-受体-识别过程增强肝癌细胞摄取的半乳糖残基引入碳硼烷递送载体中以通过BNCT治疗HCC来实现。
　　 目前，虽然各种10B-化合物已被报道用于BNCT，则10与主动靶向和有效BNCTB-化合物仍是一个挑战。本文中，我们开发了一种含有碳硼烷簇的聚乙二醇化半乳糖聚合物，它可以自组装成具有HCC靶向性的胶束。在体外和体内对胶束的治疗功效和动力学进行了彻底研究，以证明该胶束在BNCT治疗HCC中的优越性，有效性和安全性。
　　 肿瘤细胞的增殖与其运动行为密切相关。为了确定BNCT期间HepG2细胞的迁移行为，我们使用Transwell方法检测了用BSH和胶束MPEG-b-P处理的HepG2的迁移能力。当HepG2细胞暴露于100μMBSH和MPEG-b-P中24小时时，对细胞的迁移能力几乎没有影响，这对应于HepG2细胞的较低细胞毒性。胶束。用热中子照射胶束处理后的细胞后，细胞迁移率与照射前相比降低了74％，比BSH照射组降低了22％。另外，热中子辐照后，对照组的细胞迁移率比辐照前降低了25％，这表明热中子对BNCT期间的组织细胞具有一定的相对生物学效应，但生物学效应相对较低。
　　 作为细胞骨架的一部分，微丝在细胞运动中起着重要的作用。可以看出，在热中子照射之前，每组的微丝均匀分布，紧密排列，并且细胞质充满。热中子辐照后，每组的微丝都有不同程度的变化。其中，用胶束处理的细胞的微丝表现出最明显的变化，如微丝分布紊乱，稀疏排列和细胞固缩等。结论是，通过影响胶束可以削弱癌细胞的迁移能力。BNCT期间癌细胞的微丝结构。
　　 对于大多数放疗和化疗过程，其作用方式通常与细胞凋亡的诱导有关。因此，我们测量了BNCT期间HepG2细胞的凋亡。结果表明，照射前24小时，这与化合物的低细胞毒性有关。辐照热中子后，对照组的细胞凋亡率为10.39％，比辐照前高6.53％。这是由BNCT期间热中子的生物效应引起的。当用热中子照射胶束处理的细胞时，其细胞凋亡率是36.95％，分别是对照组和BSH组的3.6倍和2.0倍。此外，用胶束处理的细胞可在BNCT期间上调Bax并下调Bcl-2，从而激活caspase-3的表达，并导致癌细胞的不可逆程序性凋亡。因此，癌细胞的凋亡可以用作评价BNCT的治疗效果的指标之一。
　　 DNA双链断裂通常被认为是电离辐射的最重要的生物学效应。本文检测了γH2AX的水平以评估HepG2细胞中DSB的形成，并测量了同源重组修复酶Rad51和Ku70的表达。
　　 在BNCT期间，用100uM胶束MPEG-b-P处理的细胞中γH2AX的表达显着增加，表明DNADSB的数量增加。。照射热中子后，胶束组中γH2AX的表达水平是BSH组的2.5倍，与细胞内10B含量呈正相关。另一方面，Ku70和Rad51的检测表明，在热中子辐照后，两种修复因子的表达均在一定程度上增加。然而，实验组和对照组之间的Ku70和Rad51的表达没有显着差异。该结果表明在BNCT期间DNA被破坏后DNA的修复能力较弱，并且双链断裂后DNA不能被完全修复，从而导致大多数癌细胞死亡。这是由于高LET辐射诱导复杂的DNA双链断裂，DNA双链断裂的大比例的被认为是在与暴露于低LET辐射。
　　 10种B化合物的生物分布对于BNCT至关重要。为了达到有效的治疗效果，应在肿瘤中达到高水平的10B化合物，而出于安全考虑，应达到高的肿瘤选择性。结果10注射胶束和BSH后荷瘤小鼠肿瘤中的B含量表明，在24h内，胶束在肿瘤中的蓄积水平显着高于BSH，而在肿瘤中的胶束水平是BSH的5倍。在24小时的BSH。这表明引入半乳糖片段对于增强胶束的靶向是有效的。另外，血液中BSH的清除速度更快，胶束的循环时间延长，有利于BNCT的治疗。这是由于引入PEG链增加了胶束的分子量，从而增加了其在血液中的保留时间。表明该胶束具有较高的肿瘤选择性。体内荧光成像分析表明，若丹明B标记的胶束主要分布在腹部，24h后体内残留很少。离体成像显示，胶束在24h内在肿瘤中蓄积高，而在24h后在正常组织中仍较少，从而确保了BNCT期间治疗的有效性和安全性。胶束给药后24小时，肿瘤与正常肝脏中10B的比例超过4，正常组织中几乎没有残留10B。因此，在胶束给药后24小时对荷瘤小鼠的肿瘤进行热中子照射，不仅可以发挥有效的肿瘤治疗效果，而且可以减少对正常组织的损伤。另外，连续给药一周后，该胶束对正常小鼠的肝，肾和脾组织的毒性较小。结果表明，胶束可通过半乳糖残基特异性识别ASGP-R介导肿瘤中10B的靶向蓄积，并显着降低BNCT的副作用和全身毒性。
　　 本研究的目的是评估靶向ASGP-R的胶束作为HCCBNCT的10B递送剂的潜在用途。我们的实验数据表明，胶束在体外对HepG2细胞具有高选择性和低毒性。同时，用胶束处理的细胞在热中子辐照后具有优异的肿瘤治疗效果。在体内，胶束表现出高的肿瘤-肝脏硼浓度比和低的全身毒性。基于这些结果，我们得出结论，靶向去唾液酸糖蛋白受体阳性细胞的胶束可作为肝癌BNCT的有效硼递送剂。
　　 但是，将BNCT用作HCC的治疗方式存在一些局限性和问题。首先，在宏观水平和个体癌细胞水平上，硼递送剂的非均匀分布和吸收。其次，存在于坏死性肿瘤细胞中的存活的肿瘤细胞的存在。第三，难以将足够的热中子传递到有效治疗肝癌所需的深度。第四，应该确定BNCT可以治疗的肝细胞癌患者的类型。同样，很难说服肿瘤学家BNCT将成为治疗肝癌的有用方法。尽管通过BNCT治疗肝癌有很多主要障碍。另外，一些研究人员已经报道了BNCT在肝肿瘤中的应用。BNCT也有望用于治疗复发性肝癌，多发性肝细胞癌和转移性肝肿瘤。在未来的研究中，开发具有更优异的肝癌靶向性和在肿瘤内更均匀分布的硼化化合物或媒介物是用BNCT治疗肝癌的先决条件。同时，应充分探索将BNCT与其他疗法相结合的新疗法。另外，BNCT设备的改进以产生适合于深部肿瘤的热中子通量分布并在肝脏中提供几乎均匀的热中子分布对于成功治疗肝癌至关重要。但是，能否克服以上总结的挑战尚待确定。如果是这样，BNCT可能在治疗原发性或复发性肝癌中起作用。如果没有，还有什么，
　　 在这项研究中，开发了一种新型的含有碳硼烷簇的聚乙二醇化半乳糖胶束，该胶束可以靶向ASGP-R，并通过BNCT有效治疗肝细胞癌，以解决传统化学疗法和放疗对HCC疗效差的问题。与BSH相比，该胶束增强了HepG2细胞的选择性和摄取，并且细胞毒性较小。另外，该胶束可以削弱癌细胞在治疗过程中的运动行为，并且可以通过破坏DNA双链来诱导癌细胞凋亡。同时，该胶束在体内是靶向肿瘤的，并且可以在体内具有低全身毒性的同时被有效地消除。然而，先进的肿瘤特异性和选择性硼释放剂的开发以及成像指导的精确热中子辐照可以更好地解决BNCT在治疗肝脏等大器官中面临的问题和挑战。各个肿瘤之间以及各个肿瘤中受体靶标的不均匀表达或缺失会影响硼向肿瘤细胞的转运。总体而言，这些发现不仅为通过BNCT治疗肝细胞癌提供了有希望的10B候选药物，而且还提供了使用阳性受体特异性识别策略靶向递送药物的潜在治疗平台。