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硼中子捕获治疗中显示出显著的肿瘤抑制作用
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硼中子俘获治疗是一种基于核反应的二元放射疗法，这种核反应是在硼10受到中子辐照时发生的，这会导致高能α粒子的喷射。成功的BNCT要求有效递送含硼化合物，以在肿瘤细胞中产生高浓度，同时最大程度地减少正常组织的摄取。在这项研究中，聚乙二醇化脂质体被用作硼载体，以最大程度地递送至肿瘤并最小化网状内皮系统的摄取。选择Nido-7,8-Carboane的水溶性钾盐，Nido-carborane作为硼源，因为它的每分子硼含量高。尼多通过水合脂质薄膜将-碳硼烷包裹在PEG化脂质体的水核中。反复冷冻和解冻可增加高达47.5±3.1％的氨基碳烷含量。通过动态光散射测量，所制备的硼化脂质体的平均流体动力学直径为114.5±28nm。在透射电子显微镜图像中清晰可见直径约100nm的球状脂质体。含70μMNido的BNCT后肿瘤细胞的生存力与不含硼化脂质体的辐照对照细胞相比，-碳硼烷减少到17.1％。共聚焦显微镜观察发现，荧光标记的脂质体注入小鼠尾静脉深而均匀地分布在肿瘤组织中，并位于肿瘤细胞的细胞质中。当小鼠在体内辐照期间以热中子通量用12mm厚的聚乙烯板适当屏蔽时，在注射含硼脂质体的肿瘤模型中，几乎可以完全抑制肿瘤。间隔10天的两个BNCT周期可进一步增强治疗性抗肿瘤效果，即使剂量降低，在BNCT研究期间，在肿瘤模型中未观察到明显的体重减轻。
硼中子俘获治疗是一个二进制放疗，当稳定乙同位素捕获热中子，核裂变产生高能量α粒子和反冲锂-7的。假设足够数量的10B原子在肿瘤细胞内积累并在BNCT期间与热中子有效反应，则只有肿瘤细胞被杀死。周围的正常组织不会受到损害，因为α粒子的路径长度非常短，为5–9μm。只有两个硼化合物，L-4-二羟基硼苯丙氨酸和钠mercaptoundecahydro-闭合碳-dodecaborate，已通过美国食品和药物管理局批准用于临床使用。尽管BNCT疗法在治疗高级别神经胶质瘤，复发性头颈肿瘤和黑色素瘤方面具有巨大潜力，但BPA和BSH仍不理想作为BNCT药物。理想的硼剂的最重要要求是低内在毒性，高肿瘤吸收和正常组织低吸收。过去40年来，已经制备并测试了各种含硼化合物，如卟啉，氨基酸，多胺，核苷，肽，抗体，脂质体和纳米颗粒，作为潜在的硼释放剂。只有其中一些有希望在动物模型中评估其治疗性抗肿瘤功效。然而，没有一种化合物能产生令人信服的体内结果，值得进行临床试验。由于这些原因，仍然非常需要新的BNCT代理。
硼簇化合物，如临床批准BSH，是有利的硼源由于每分子它们的高硼含量。除了十氯癸硼酸二十面体1,2-dicarba-闭合碳-dodecaborane和其部分降解巢-和蛛网膜下腔-carborane衍生物广泛并入BNCT剂。这些化合物是高稳定的，亲脂性，以及相对紧凑的。因为硼簇化合物本身不具有肿瘤靶向性质，但它们通常与肿瘤靶向部分修饰以增强肿瘤积累。改善硼化合物向肿瘤的递送的另一种策略是使用纳米级载体，例如脂质体。与约100米纳米的直径的纳米颗粒是已知积累在肿瘤病灶为比正常组织更大程度上，由于其增强的渗透性和保留效果。脂质体赋予许多优点的药物递送系统，如证明的临床安全性，高负载效率和容易的表面改性。几个研究小组已经报道了将硼簇化合物包裹在脂质体中以改善硼的递送。制备的脂质体的双层膜和水核中均含有10种富含B的硼簇化合物。脂质体导致显著肿瘤抑制在BNCT研究。但是，合成10种富含B的硼化脂质体非常昂贵且复杂，并且必须用热中子辐照小鼠长达60分钟。
在本文中，我们报道了在聚乙二醇化脂质体中简单地包裹氨基碳负离子及其作为BNCT剂的有效性。在动物研究中达到了显着的肿瘤生长抑制作用。
在开发出基于脂质体的放射性示踪剂后，我们最近成功地以出色的肿瘤与背景比率生动地观察了肿瘤。肿瘤对脂质体的摄取较高，而网状内皮系统对肝脏和脾脏的摄取较低。这归因于脂质体表面。成功的BNCT药物的基本要求之一是相对于正常组织，肿瘤中的硼吸收率高。因此，我们决定使用已验证的脂质体组分开发一种新的含硼脂质体。
我们选择了尼基-7,8-碳硼烷的钾盐作为硼源。它可以很容易地在从容易获得的单个步骤来制备，它在有机和水溶剂中溶解良好。一些小组已经使用Nido-carborane制备了硼化脂质体。一个长烷基链连接到所述碳硼烷笼后，更亲脂巢-carborane衍生物被成功地掺入到脂质体的脂质双层。在这项研究中，我们将脂质体形成后在没有进一步化学修饰的情况下将其水合，将水合的氨基-碳氢化合物本身简单地包裹在脂质体中。以前，碳硼烷化合物优先掺入脂质体的脂质双层中，因为在其水核中的载药效率通常低于其脂质双层中的载药效率。为了提高装载效率，我们在水合作用高浓度的Nido-carborane水溶液中进行了五个冷冻和解冻循环。在反复冷冻和解冻期间，冰晶破坏了脂质双层结构。似乎氨基-碳硼烷阴离子优先被困在脂质体的水核中。根据ICP-AES分析，负载在脂质体中的氨基碳烷的计算产率为47.5±3.1％。这是比类似的亲水性硼化合物组成的3-30％的产率装载到水性脂质体芯。用PEG修饰脂质体表面，以最大程度地减少RES系统的即时捕获。通过使用一系列具有不同孔径的膜的连续挤出，制备直径约100nm的大小均一的脂质体。用DLS测定的具有包封的氨基-碳烷的脂质体的平均流体动力学尺寸为114.5±28nm。TEM图像清楚地显示了直径约为100nm的球形脂质体。
在CT26肿瘤模型中评估了硼化脂质体作为BNCT剂的功效。为了使中子辐照期间对正常组织的损害最小化，每只小鼠的身体都用一块12毫米厚的聚乙烯板保护，除了左腿上有CT26肿瘤外。聚乙烯是一种有效的中子屏蔽材料，因为它会散射中子。在BNCT-1和BNCT-2组中分别注射了含95和190毫克/公斤剂量的Nido-carborane的硼化脂质体。B-10同位素的自然丰度为19.9％。尼多-carborane剂量的95和190毫克/公斤含有相当于10.5和21.0毫克10每公斤B。这些剂量是相似的的量10B在以往的研究。在监测的25天中，对照组，中子组，BNCT-1和BNCT-2组的小鼠体重之间无显着差异。这意味着中子辐照或硼化脂质体的注射与主要的全身毒性无关。但是，BNCT中注射的硼化脂质体的量强烈影响肿瘤的生长。对照组和中子组的肿瘤体积比BNCT组的肿瘤体积增长更快。BNCT-2小鼠的肿瘤生长特别缓慢。在第0天，BNCT-2小鼠的平均肿瘤体积为46.7±1.3立方毫米。在25天内，肿瘤体积仅增加了330％，达到154.3±101.5立方毫米。但是，对照组的肿瘤体积从49.3±10.2立方毫米增加到1954±685立方毫米，增加了3963％。中子组的肿瘤体积从48.7±14.6立方毫米增加到1925±537立方毫米，增加了3952％。仅中子辐射对肿瘤生长的抑制作用很小。BNCT-1组的小鼠注射了一半的尼多给予BNCT-2小鼠的碳氢化合物剂量。BNCT-1组的肿瘤体积从48.5±14.1立方毫米增加到1184±253立方毫米，增幅为2440％，介于对照组和BNCT-2组的肿瘤体积之间。直接比较在第25天从四组切除的肿瘤。除了一只小鼠外，在BNCT-2组中肿瘤生长被完全抑制。
在一个单独的实验中，评估了多次照射的治疗效果。中子，BNCT-1和BNCT-2组中的小鼠用两个注射和照射周期进行治疗，间隔为10天。即使在第二次中子辐照周期之后，也没有观察到对照，中子和BNCT小鼠体重之间的明显差异。单独的中子辐照并不会阻碍肿瘤的生长。与单次照射相比，在BNCT-1组中观察到了两次照射最显着的效果。BNCT-1组的肿瘤体积从第0天的52.1±16.6立方毫米增加到441.4±128.5立方毫米仅增加了847％到第31天，这一数字远低于单次辐射25天之内观察到的2440％的增长。的肿瘤体积的BNCT-2组中增加了323％25天和469％通过31天的肿瘤体积此组中分别为252.2±85.3毫米第31天将其远高于所观察到的3586％的增加降低对照组在第31天的肿瘤体积为1976±350立方毫米。中子组的肿瘤体积增加了3771％。照射后31天从BNCT-2小鼠切除的肿瘤的大小仅为2-3mm，因此它们比对照组和中子组从小鼠切除的直径约20mm的肿瘤小得多。切除的肿瘤的平均重量显示从BNCT-2组切除的肿瘤的平均重量比对照的肿瘤的平均重量低65倍，比对照的肿瘤低63倍。中子组。BNCT-1组的肿瘤是BNCT-2组的5.8倍；但它们分别比对照组和中子组小11.1倍和10.9倍。BNCT数据清楚地表明，新合成的硼化脂质体显着抑制了肿瘤的生长，特别是在注射高剂量的Nido-carborane时。考虑到B-10的自然丰度仅为19.9％，因此，装有10种富含B的碳硼烷的硼化脂质体可能会完全抑制肿瘤的生长。
总之，将水溶性的氨基-碳负离子阴离子以高浓度加载到聚乙二醇化脂质体的水核中。含硼脂质体深入并均匀地穿透肿瘤组织，并位于肿瘤细胞的细胞质中。在BNCT研究中，单剂量10.5毫克/公斤和20分钟的中子辐照几乎可以完全抑制肿瘤的生长。 |
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