boron neutron capture therapy
BNCT
硼中子俘获治疗
乳腺癌是一种异质性疾病,是妇女死亡的主要原因。根据它的异质性,乳腺癌可以被分类在分子基础上为至少以下五个亚型:管腔A,管腔B,HER2阳性,基底细胞样,而正常乳腺癌。常见的乳腺癌亚型是管腔A型(41%)和三阴性乳腺癌(26%)。
腔A亚型的特征在于:雌激素和孕激素受体,但增殖标记物和通常的低表达表现出对激素治疗和化疗。
三阴性乳腺癌:不显示三个公认的治疗靶的表达是难以治疗的。
此外,传统的化疗遇到几个主要障碍是实现成功的治疗,如癌症化疗,复发和癌细胞的侵袭。因此,有必要开发新的方法来治疗管腔A和三阴性乳腺癌亚型。
BNCT
已合成姜黄素类似物作为硼中子俘获治疗(BNCT)的硼载体药物的候选药物;但是,该化合物难溶于水。为了提高其溶解度,成功地合成了具有单糖,果糖或山梨糖醇的PGB-0水性制剂,分别为PGB-0-F和PGB-0-So。细胞毒性研究表明,PGB-0-F和PGB-0-So对MCF-7和MDA-MB231乳腺癌细胞的细胞毒性较低。使用电感耦合等离子体发射光谱和DAHMI活细胞成像进行的细胞吸收研究表明,这些化合物在细胞质和细胞核内积累和分布。还评估了细胞摄取机制以阐明葡萄糖转运蛋白的作用,结果表明这些化合物通过主动转运进入MCF-7细胞但通过被动扩散进入MDA-MB231细胞而进入。总之,PGB-0的糖制剂仅能改善PGB-0的溶解度,但对细胞的吸收没有作用。
硼中子捕获疗法
一种潜在的根除癌症的疗法是硼中子捕获疗法(BNCT)。硼载体药物构成了BNCT成功治疗的重要方式。开发的硼输送剂分别硼酸酯钠和硼苯丙氨酸,其已试图对各种癌症细胞。随着这两种化合物的优化,其他含硼药物的开发也在不断发展。
在这项研究中,研究人员发现使用果糖糖和山梨糖醇制备的制剂可增加化合物的溶解度。PGB-0-F和PGB-0-So对几种癌细胞的微分布和累积检查显示,这些化合物被细胞摄取。此外,本文还介绍了传输过程的基础机制。
为了研究硼的吸收是否由葡萄糖转运蛋白介导,研究人员将细胞与PGB-0-F结合一系列葡萄糖浓度一起孵育。在MCF-7和MDA-MB231细胞中,与无葡萄糖和补充葡萄糖的处理相比,硼的摄取没有显着差异,因此表明PGB-0-F的摄取与葡萄糖转运蛋白无关。
接下来,研究人员评估了硼的流出量,以测量其从细胞中的释放。将细胞与PGB-0-F孵育24小时,然后在几个时间段进行培养基更换和细胞裂解。在MCF-7细胞中,培养基改变3h后细胞内硼浓度保持稳定,而在MDA-MB231细胞中,细胞内硼浓度在3h后降低。
研究人员还评估了PGB-0,姜黄素类似物和BCP对BNCT的抗乳腺癌功效。作为母体化合物姜黄素,PGB-0的溶解度较低。为了克服低的生物利用度和稳定性,研究人员开发了使用果糖和山梨糖醇的糖配方,它们在浓度高达25%时对MCF-7和MDA-MB231细胞都没有细胞毒性。0.25毫米但是,研究人员观察到PGB-0的沉淀浓度超过0.25mM。在体外实验期间,PGB-0的沉淀可能是因为PGB-0糖复合物未完全转运,因此糖制剂在细胞膜中解离了。但是,这种提议的机制必须通过进一步的研究加以证实。
用于BNCT的化合物应对癌细胞和正常细胞无毒。低细胞毒性是BNCT大化硼在癌细胞内积累的重要参数。为了实现成功BNCT,BCP必须选择性地传递并累积在肿瘤细胞与硼10在15-30ppm的。在本研究中,PGB-0即使在糖制剂中也显示出低溶解度。因此,需要进一步研究以增加其溶解度。
研究中,研究人员使用了无钠的HBSS缓冲液,因为果糖和山梨糖醇是由GLUT5转运的,而GLUT5是与钠无关的转运蛋白。对硼的细胞内积累的分析表明,MCF-7细胞对PGB-0的吸收优于MDA-MB231细胞。MCF-7细胞的倍增时间比MDA-MB231细胞的倍增时间长;然而,MCF-7细胞的平均细胞直径为25μm,而MDA-MB231细胞的平均细胞直径为18μm,因此提供了更多负责硼吸收的细胞成分。
MDA-MB231细胞对PGB-0-F的摄取约为MCF-7细胞所摄取的20倍。通常,通过主动转运的吸收速率大于通过被动扩散的吸收速率,并且通过被动扩散的膜转运不会根据细胞的类型而广泛变化。此外,MDA-MB231细胞的初始摄取率比MCF-7细胞要大得多。但是,MCF-7和MDA-MB231细胞中PGB-0-F的时间进程分别显示出主动传输和被动扩散的模式。
对PGB-0的吸收研究表明,硼通过浓度的线性时间过程表明,它是通过主动转运被MCF-7细胞吸收的,这与性激素的主动转运相似。MCF-7细胞摄取PGB-0的可能机制是通过受体介导的内吞作用,因为PGB-0可能与在MCF-7细胞上高表达的雌激素受体相互作用。针对梯度浓度的主动转运通常通过离子的耦合或通过能量供应过程的分子转移来介导。MCF-7细胞中PGB-0的时程浓度类似于9L细胞中BPA的时程浓度,这是由主动转运介导的。较恶性的MDA-MB231细胞摄取的PGB-0量高于MCF-7细胞。这种现象类似于恶性的9L细胞中BPA的摄取,并且高于V79正常细胞中。先前对姜黄素类似物PGV-0,PGV-1,HGV-0和HGV-1的计算机模拟研究报告了这些化合物与雌激素受体α之间的相互作用,因此表明它们具有选择性雌激素受体调节剂的潜力。一项计算机研究表明,PGB-0与EGFR的ATP结合位点之间存在相互作用,表明其具有抑制EGF信号通路的潜力。可能在PGB-0和MCF-7细胞上高度表达的调节蛋白之间存在相互作用。必须通过雌激素受体与PGB-0之间的结合研究进一步探索这种可能的机制。
通过被动扩散吸收硼的时间过程不是线性的,因此,本研究在MDA-MB231细胞中的研究结果表明,硼吸收是由被动扩散介导的。MDA-MB231细胞中PGB-0浓度的时间过程类似于9L细胞中硼酸的时间过程浓度,认为硼酸是通过扩散转运到细胞中的。葡萄糖转运蛋白抑制研究表明,在存在葡萄糖的情况下,硼的吸收没有显着差异,表明该吸收与葡萄糖转运蛋白无关。但是,需要进一步研究使用特定的葡萄糖转运蛋白抑制剂。
外排研究表明,MCF-7细胞中培养基变化3小时后,细胞内硼浓度保持稳定。DAHMI染色支持这种现象,该染色揭示了PGB-0在细胞质中的积累。需要进一步的结合研究以确认PGB-0和MCF-7细胞上高表达的受体之间的相互作用。在MDA-MB231细胞中,培养基变化3小时后硼浓度降低,表明PGB-0不与特定蛋白质结合,因此易于从MDA-MB231细胞中释放。
研究中,研究人员观察到长达3小时,PGB-0在MCF-7细胞中表现出低流出,因此可以靶向管腔A乳腺癌细胞。此外,PGB-0可以靶向三阴性MDA-MB231乳腺癌细胞。先前在9L细胞中进行BPA外排的研究表明,在2h后,细胞中几乎没有剩余的硼。
BPA被广泛用作各种类型的癌症,例如头颈部癌和黑素瘤。但是,只有一项研究证明BPA在乳腺癌治疗中可用于BNCT。
研究表明,基于良好的摄取,微分布和低流出,PGB-0是乳腺癌BNCT中BCP的良好候选者。因此,在这项研究中开发的糖制剂可以提高PGB-0的溶解度,并且是抗乳腺癌的BCP的良好候选者。
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