boron neutron capture therapy
BNCT
硼中子俘獲治療

乳腺癌是一種異質(zhì)性疾病,是婦女死亡的主要原因。根據(jù)它的異質(zhì)性,乳腺癌可以被分類在分子基礎(chǔ)上為至少以下五個(gè)亞型:管腔A,管腔B,HER2陽(yáng)性,基底細(xì)胞樣,而正常乳腺癌。常見的乳腺癌亞型是管腔A型(41%)和三陰性乳腺癌(26%)。
腔A亞型的特征在于:雌激素和孕激素受體,但增殖標(biāo)記物和通常的低表達(dá)表現(xiàn)出對(duì)激素治療和化療。
三陰性乳腺癌:不顯示三個(gè)公認(rèn)的治療靶的表達(dá)是難以治療的。

此外,傳統(tǒng)的化療遇到幾個(gè)主要障礙是實(shí)現(xiàn)成功的治療,如癌癥化療,復(fù)發(fā)和癌細(xì)胞的侵襲。因此,有必要開發(fā)新的方法來治療管腔A和三陰性乳腺癌亞型。
BNCT

已合成姜黃素類似物作為硼中子俘獲治療(BNCT)的硼載體藥物的候選藥物;但是,該化合物難溶于水。為了提高其溶解度,成功地合成了具有單糖,果糖或山梨糖醇的PGB-0水性制劑,分別為PGB-0-F和PGB-0-So。細(xì)胞毒性研究表明,PGB-0-F和PGB-0-So對(duì)MCF-7和MDA-MB231乳腺癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性較低。使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜和DAHMI活細(xì)胞成像進(jìn)行的細(xì)胞吸收研究表明,這些化合物在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核內(nèi)積累和分布。還評(píng)估了細(xì)胞攝取機(jī)制以闡明葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用,結(jié)果表明這些化合物通過主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入MCF-7細(xì)胞但通過被動(dòng)擴(kuò)散進(jìn)入MDA-MB231細(xì)胞而進(jìn)入??傊?,PGB-0的糖制劑僅能改善PGB-0的溶解度,但對(duì)細(xì)胞的吸收沒有作用。
硼中子捕獲療法

一種潛在的根除癌癥的療法是硼中子捕獲療法(BNCT)。硼載體藥物構(gòu)成了BNCT成功治療的重要方式。開發(fā)的硼輸送劑分別硼酸酯鈉和硼苯丙氨酸,其已試圖對(duì)各種癌癥細(xì)胞。隨著這兩種化合物的優(yōu)化,其他含硼藥物的開發(fā)也在不斷發(fā)展。
在這項(xiàng)研究中,研究人員發(fā)現(xiàn)使用果糖糖和山梨糖醇制備的制劑可增加化合物的溶解度。PGB-0-F和PGB-0-So對(duì)幾種癌細(xì)胞的微分布和累積檢查顯示,這些化合物被細(xì)胞攝取。此外,本文還介紹了傳輸過程的基礎(chǔ)機(jī)制。
為了研究硼的吸收是否由葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo),研究人員將細(xì)胞與PGB-0-F結(jié)合一系列葡萄糖濃度一起孵育。在MCF-7和MDA-MB231細(xì)胞中,與無葡萄糖和補(bǔ)充葡萄糖的處理相比,硼的攝取沒有顯著差異,因此表明PGB-0-F的攝取與葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白無關(guān)。
接下來,研究人員評(píng)估了硼的流出量,以測(cè)量其從細(xì)胞中的釋放。將細(xì)胞與PGB-0-F孵育24小時(shí),然后在幾個(gè)時(shí)間段進(jìn)行培養(yǎng)基更換和細(xì)胞裂解。在MCF-7細(xì)胞中,培養(yǎng)基改變3h后細(xì)胞內(nèi)硼濃度保持穩(wěn)定,而在MDA-MB231細(xì)胞中,細(xì)胞內(nèi)硼濃度在3h后降低。

研究人員還評(píng)估了PGB-0,姜黃素類似物和BCP對(duì)BNCT的抗乳腺癌功效。作為母體化合物姜黃素,PGB-0的溶解度較低。為了克服低的生物利用度和穩(wěn)定性,研究人員開發(fā)了使用果糖和山梨糖醇的糖配方,它們?cè)跐舛雀哌_(dá)25%時(shí)對(duì)MCF-7和MDA-MB231細(xì)胞都沒有細(xì)胞毒性。0.25毫米但是,研究人員觀察到PGB-0的沉淀濃度超過0.25mM。在體外實(shí)驗(yàn)期間,PGB-0的沉淀可能是因?yàn)镻GB-0糖復(fù)合物未完全轉(zhuǎn)運(yùn),因此糖制劑在細(xì)胞膜中解離了。但是,這種提議的機(jī)制必須通過進(jìn)一步的研究加以證實(shí)。
用于BNCT的化合物應(yīng)對(duì)癌細(xì)胞和正常細(xì)胞無毒。低細(xì)胞毒性是BNCT大化硼在癌細(xì)胞內(nèi)積累的重要參數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)成功BNCT,BCP必須選擇性地傳遞并累積在腫瘤細(xì)胞與硼10在15-30ppm的。在本研究中,PGB-0即使在糖制劑中也顯示出低溶解度。因此,需要進(jìn)一步研究以增加其溶解度。
研究中,研究人員使用了無鈉的HBSS緩沖液,因?yàn)楣呛蜕嚼嫣谴际怯蒅LUT5轉(zhuǎn)運(yùn)的,而GLUT5是與鈉無關(guān)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。對(duì)硼的細(xì)胞內(nèi)積累的分析表明,MCF-7細(xì)胞對(duì)PGB-0的吸收優(yōu)于MDA-MB231細(xì)胞。MCF-7細(xì)胞的倍增時(shí)間比MDA-MB231細(xì)胞的倍增時(shí)間長(zhǎng);然而,MCF-7細(xì)胞的平均細(xì)胞直徑為25μm,而MDA-MB231細(xì)胞的平均細(xì)胞直徑為18μm,因此提供了更多負(fù)責(zé)硼吸收的細(xì)胞成分。
MDA-MB231細(xì)胞對(duì)PGB-0-F的攝取約為MCF-7細(xì)胞所攝取的20倍。通常,通過主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的吸收速率大于通過被動(dòng)擴(kuò)散的吸收速率,并且通過被動(dòng)擴(kuò)散的膜轉(zhuǎn)運(yùn)不會(huì)根據(jù)細(xì)胞的類型而廣泛變化。此外,MDA-MB231細(xì)胞的初始攝取率比MCF-7細(xì)胞要大得多。但是,MCF-7和MDA-MB231細(xì)胞中PGB-0-F的時(shí)間進(jìn)程分別顯示出主動(dòng)傳輸和被動(dòng)擴(kuò)散的模式。

對(duì)PGB-0的吸收研究表明,硼通過濃度的線性時(shí)間過程表明,它是通過主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)被MCF-7細(xì)胞吸收的,這與性激素的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)相似。MCF-7細(xì)胞攝取PGB-0的可能機(jī)制是通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用,因?yàn)镻GB-0可能與在MCF-7細(xì)胞上高表達(dá)的雌激素受體相互作用。針對(duì)梯度濃度的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)通常通過離子的耦合或通過能量供應(yīng)過程的分子轉(zhuǎn)移來介導(dǎo)。MCF-7細(xì)胞中PGB-0的時(shí)程濃度類似于9L細(xì)胞中BPA的時(shí)程濃度,這是由主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)介導(dǎo)的。較惡性的MDA-MB231細(xì)胞攝取的PGB-0量高于MCF-7細(xì)胞。這種現(xiàn)象類似于惡性的9L細(xì)胞中BPA的攝取,并且高于V79正常細(xì)胞中。先前對(duì)姜黃素類似物PGV-0,PGV-1,HGV-0和HGV-1的計(jì)算機(jī)模擬研究報(bào)告了這些化合物與雌激素受體α之間的相互作用,因此表明它們具有選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑的潛力。一項(xiàng)計(jì)算機(jī)研究表明,PGB-0與EGFR的ATP結(jié)合位點(diǎn)之間存在相互作用,表明其具有抑制EGF信號(hào)通路的潛力??赡茉赑GB-0和MCF-7細(xì)胞上高度表達(dá)的調(diào)節(jié)蛋白之間存在相互作用。必須通過雌激素受體與PGB-0之間的結(jié)合研究進(jìn)一步探索這種可能的機(jī)制。
通過被動(dòng)擴(kuò)散吸收硼的時(shí)間過程不是線性的,因此,本研究在MDA-MB231細(xì)胞中的研究結(jié)果表明,硼吸收是由被動(dòng)擴(kuò)散介導(dǎo)的。MDA-MB231細(xì)胞中PGB-0濃度的時(shí)間過程類似于9L細(xì)胞中硼酸的時(shí)間過程濃度,認(rèn)為硼酸是通過擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞中的。葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制研究表明,在存在葡萄糖的情況下,硼的吸收沒有顯著差異,表明該吸收與葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白無關(guān)。但是,需要進(jìn)一步研究使用特定的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制劑。

外排研究表明,MCF-7細(xì)胞中培養(yǎng)基變化3小時(shí)后,細(xì)胞內(nèi)硼濃度保持穩(wěn)定。DAHMI染色支持這種現(xiàn)象,該染色揭示了PGB-0在細(xì)胞質(zhì)中的積累。需要進(jìn)一步的結(jié)合研究以確認(rèn)PGB-0和MCF-7細(xì)胞上高表達(dá)的受體之間的相互作用。在MDA-MB231細(xì)胞中,培養(yǎng)基變化3小時(shí)后硼濃度降低,表明PGB-0不與特定蛋白質(zhì)結(jié)合,因此易于從MDA-MB231細(xì)胞中釋放。
研究中,研究人員觀察到長(zhǎng)達(dá)3小時(shí),PGB-0在MCF-7細(xì)胞中表現(xiàn)出低流出,因此可以靶向管腔A乳腺癌細(xì)胞。此外,PGB-0可以靶向三陰性MDA-MB231乳腺癌細(xì)胞。先前在9L細(xì)胞中進(jìn)行BPA外排的研究表明,在2h后,細(xì)胞中幾乎沒有剩余的硼。
BPA被廣泛用作各種類型的癌癥,例如頭頸部癌和黑素瘤。但是,只有一項(xiàng)研究證明BPA在乳腺癌治療中可用于BNCT。
研究表明,基于良好的攝取,微分布和低流出,PGB-0是乳腺癌BNCT中BCP的良好候選者。因此,在這項(xiàng)研究中開發(fā)的糖制劑可以提高PGB-0的溶解度,并且是抗乳腺癌的BCP的良好候選者。
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