密蘇里大學堪薩斯分校程坤Sci. Adv：雜合納米復合物共同遞送IKBKE siRNA和卡巴他賽可抑制三陰性乳腺癌的侵襲性和生長

【引言】

三陰性乳腺癌（TNBC）被定義為缺乏雌激素受體（ER），孕激素受體（PR）和人表皮生長因子受體2（HER2）的表達，約占所有乳腺癌的12％至17％。TNBC比非TNBC更具侵略性，增殖性，難以預測且生存率較差。核因子活化B細胞κ輕鏈增強子（NF-κB）是TNBC中的關鍵調節劑。在正常細胞中，NF-κB位于細胞質中且與抑制蛋白IκB結合形成復合體； 在癌細胞中，IκB激酶（IKKs）被激活并轉而磷酸化IκBs并誘導其降解，從而導致NF-κB易位至細胞核內。激活的NF-κB信號通路顯著增強了乳腺癌，尤其是ER陰性乳腺癌（例如TNBC）中細胞的增殖，侵襲和轉移并減少其細胞凋亡。

【成果簡介】

??????? IKBKE是乳腺癌中的致癌基因，最近科學家們發現IKBKE在乳腺癌三陰性乳腺癌（TNBC）中也扮演重要角色。通過小干擾RNA（siRNA）來抑制IKBKE因而成為一個潛在的TNBC治療方案。盡管針對肝臟的siRNA治療藥物最近取得了成功，但如何將siRNA遞送至實體瘤仍然存在巨大挑戰。密蘇里大學堪薩斯分校的程坤教授（通訊作者）報道了一種混合納米復合物，可將IKBKE siRNA和卡巴他賽共同遞送至TNBC以實現最佳的抗腫瘤作用。該團隊通過使用透明質酸（HA）修飾納米復合物用于靶向TNBC細胞上的CD44，并顯示出較高的細胞攝取和更好的腫瘤滲透效果。在小鼠原位TNBC腫瘤模型中，納米復合物還顯示出高腫瘤蓄積性和抗腫瘤活性。此外，該納米復合物中包裹的卡巴他賽能夠進一步增強IKBKE siRNA對于TNBC的治療效果。該雜合納米復合物為使用siRNA和化學療法的聯合用藥方案提供了一種新穎且通用的平臺。該成果以題為“Co-delivery of IKBKE siRNA and cabazitaxel by hybrid nanocomplex inhibits invasiveness and growth of triple-negative breast cancer”發表在Science Advances上。

【圖文導讀】

圖1.IKBKE siRNA在MDA-MB-231細胞中的生物學活性

（A）IKBKE siRNA在mRNA水平上的基因沉默作用

（B）IKBKE siRNA在蛋白質水平的基因沉默活性

（C-G）IKBKE siRNA對MDA-MB-231細胞遷移，侵襲和增殖的抑制作用

（H）IKBKE siRNA對MDA-MB-231細胞凋亡和壞死的影響

（I,J）IKBKE siRNA在皮下異種移植TNBC小鼠模型中的體內抗腫瘤功效

圖2.HA修飾的siRNA納米復合物的示意圖，表征及體外基因沉默

（A）膽固醇修飾多肽（CP）自組裝成膠束狀結構，用于包封卡巴他賽，并進一步與IKBKE siRNA結合，并敷上膽固醇修飾HA（CHA）以形成雜化siRNA納米復合物

（B）不同N/P比值下siRNA納米復合物的凝膠阻滯測定結果

（C-F）不同N/P比值下siRNA納米復合物的Zeta電位，粒徑結果，以及在mRNA及蛋白水平的基因沉默活性

（G-H）敷載不同百分比的CHA時， siRNA納米復合物的凝膠阻滯測定和zeta電位結果

圖3.HA修飾的siRNA納米復合物的細胞攝取

（A-C）轉染2、4和6小時后，細胞攝取游離siRNA，CP/siRNA納米復合物和CHA/CP/siRNA納米復合物流式細胞儀圖像及分析結果

（D-E）siRNA納米復合物轉染2小時和6小時后細胞共聚焦圖像

圖4.裝載卡巴他賽的siRNA納米復合物的表征

（A）CP，CP/siRNA納米復合物和CHA/CP/siRNA納米復合物的臨界膠束濃度

（B-C）CHA/CP/siRNA和CHA/CP/siRNA/CTX納米復合物的粒徑和TEM圖像

（D）納米復合物在蛋白質水平的基因沉默活性

（E-F）CHA/CP/siRNA/CTX納米復合物在50％人血清和小鼠血清中的血清穩定性

圖5.HA修飾的siRNA納米復合物的3D腫瘤球體滲透、侵襲和凋亡研究

（A-F）孵育1小時和2小時后，CP/Cy5-siRNA/Coumarin 6和CHA/CP/Cy5-siRNA/Coumarin 6納米復合物在3D類球體上的z-stack共聚焦圖，以及Cy5-siRNA以及Coumarin 6的平均熒光強度量化分析圖像

（G-H）MDA-MB-231細胞在3D類球體中侵襲作用圖像及量化處理結果

（I-J）在不同給藥條件下，使用流式細胞儀對腫瘤細胞凋亡過程研究圖像及百分比分析結果

圖6.HA修飾的siRNA納米復合物在小鼠原位TNBC腫瘤模型中的生物分布和抗腫瘤活性

（A）用Cy5標記IKBKE siRNA后，不同時間間隔的小鼠活體成像結果

（B）注射后48小時，小鼠不同組織的熒光圖像（肝臟，脾臟，腫瘤，肺，腎，心臟和肌肉）

（C）注射后48小時，小鼠不同器官的平均熒光強度（對比心臟）

（D）靜脈注射不同制劑后，記錄MDA-MB-231原位移植荷瘤小鼠腫瘤體積生長曲線 （每組n=7）

（E-F）收獲不同制劑給藥后腫瘤的圖像以及腫瘤重量分析結果

（G）靜脈注射不同制劑后，IKBKE蛋白在腫瘤組織中的表達分析結果

（H-I）TUNEL分析不同制劑給藥后腫瘤標本中凋亡細胞的熒光圖像以及定量分析結果

【小結】

作者發現使用siRNA沉默IKBKE基因可明顯抑制TNBC細胞的增殖，遷移和侵襲。在MDA-MB-231皮下異種移植腫瘤模型中，瘤周環境中直接注射IKBKE siRNA可顯著抑制腫瘤生長。作者開發了一種HA修飾，基于膽固醇修飾多肽的雜合納米復合物，將IKBKE siRNA和卡巴他賽共同包封以達到最佳的抗腫瘤效率。該納米復合物顯示出較高的細胞攝取率，并且包裹的siRNA和卡巴他賽有著良好的腫瘤穿透性。用HA對納米復合物進行表面修飾可增強納米復合物在原位TNBC腫瘤中的積累。siRNA納米復合物通過靜脈注射給藥后在小鼠原位TNBC腫瘤模型中顯示出有效的抗腫瘤作用。實驗結果清楚地表明，以siRNA靶向IKBKE是TNBC的潛在治療策略。卡巴他賽在混合納米復合物中的包裹也進一步增強了IKBKE siRNA的抗腫瘤活性。此外，聯合療法已成為癌癥療法的主要手段，但由于siRNA和化學治療劑的理化性質差異很大，因此難以在同一制劑中聯合使用。因此，基于膽固醇修飾多肽的雜合納米復合物為使用siRNA和化學治療劑的聯合療法提供了一種新穎而通用的平臺。

文獻鏈接：Co-delivery of IKBKE siRNA and cabazitaxel by hybrid nanocomplex inhibits invasiveness and growth of triple-negative breast cancer. Sci. Adv., 2020, DOI: 10.1126/sciadv.abb0616

本文由tt供稿。?

作者團隊介紹：

程坤教授團隊由程坤教授以及若干博士生和博士后所組成，屬于美國密蘇里大學堪薩斯城分校藥學院中的一支重要科研力量。

近年來致力于大分子生物藥物的開發及其劑型的研究工作，研究包括抗腫瘤小干擾siRNA及相關遞送系統的開發，腫瘤免疫治療檢查位點阻斷劑多肽的開發等。

相關領域的其他論文還有：

1. Ashutosh Barve, Akshay Jain, Hao Liu, Zhen Zhao, Kun Cheng. (2020) Enzyme-Responsive Polymeric Micelles of Cabazitaxel for Prostate Cancer Targeted Therapy. Acta Biomaterialia.
2. Yuanke Li, Zhen Zhao, Hao Liu, John Peter Fetse, Akshay Jain, Chien-Yu Lin, Kun Cheng. (2019) Development of a Tumor-Responsive Nanopolyplex Targeting Pancreatic Cancer Cells and Stroma. ACS Applied Materials & Interfaces. 11(49):45390-45403
3. Hao Liu, Zhen Zhao, Li Zhang, Yuanke Li, Akshay Jain, Ashutosh Barve, Wei Jin, Yanli Liu, John Fetse, Kun Cheng (2019) Discovery of Low-Molecular Weight Anti-PD-L1 Peptides for Cancer Immunotherapy. Journal for ImmunoTherapy of Cancer 7(1):270
4. Zhen Zhao, Yuanke Li, Ravi Shukla, Hao Liu, Akshay Jain, Ashutosh Barve, Kun Cheng (2019) Development of a Copolymer Nanocomplex to Deliver VEGF siRNA for Triple Negative Breast Cancer. Theranostics. 9(15):4508-4524
5. Zhen Zhao, Yuanke Li, Akshay Jain, Zhijin Chen, Hao Liu, Wei Jin, Kun Cheng (2018) Development of a Peptide-Modified siRNA Nanocomplex for Hepatic Stellate cells. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine. 14(1):51-61