Wenqiu Huang

Het falen van chemotherapie kan worden veroorzaakt door dosisafhankelijke negatieve effecten op normale cellen en inefficiëntie veroorzaakt door snelle bloedklaring, lage intratumorale en intracellulaire accumulatie en geneesmiddelresistentie. Nanodeeltjes (NPDs), met name liposomen met intrinsieke amfifiele eigenschappen, bieden een mogelijke oplossing voor het verbeteren van de efficiëntie en werkzaamheid en het verminderen van bijwerkingen door de farmacokinetiek en toediening van geneesmiddelen te wijzigen.

Liposomen zijn lipideblaasjes met een stabiel dubbellaagmembraan dat geneesmiddelen kan beschermen tegen afbraak in de bloedbaan en de farmacokinetiek van geneesmiddelen verandert, voornamelijk door de circulatietijd te verlengen. Deze voordelen zorgen voor ophoping van geneesmiddelen op de tumorplaats en verminderde of gewijzigde bijwerkingen. In hoofdstuk 1 beschrijven we strategieën met betrekking tot smart drug delivery systems (SDDS) om de beperkingen van de chemotherapeutische doxorubicine (DXR) in de klinische setting te omzeilen. We laten het gebruik van liposomale DXR-formulering zien als een basismodel voor het optimaliseren van SDDS en onderzoeken de kenmerken van op nanodrugs gebaseerde toedieningssystemen en het intracellulaire gedrag van het vrije medicijn.

In hoofdstuk 2 hebben we verschillende manieren onderzocht om de effectiviteit van antitumorbehandeling te verbeteren met behulp van nanoplatforms, zoals gerichte toediening door middel van ligandconjugatie en responsieve nanodeeltjes. In het bijzonder onderstrepen we het potentieel van thermogevoelige liposomen (TSLDs) die worden geactiveerd door hyperthermie voor het bereiken van een gecontroleerde afgifte van hun lading op een spatiotemporele manier. Combinatie van TSLDs met hyperthermie maakt een systemische behandelingsbenadering mogelijk met de nadruk op lokale afgifte om een systemisch effect en lokale controle te verkrijgen.

In hoofdstuk 3 hebben we de kwestie behandeld van het labelen van instabiliteit van op lipiden gebaseerde NPDs, die de betrouwbaarheid van de evaluatie van de efficiëntie van medicijnafgifte kan beïnvloeden. We bieden inzicht voor het ontwerpen van fluorescerende NPDs om dit probleem aan te pakken dat het gevolg is van externe factoren zoals fysiologische verbindingen en de inherente factoren van de lipofiele fluorescerende sondes. Belangrijk is dat we de voordelen en noodzaak hebben benadrukt van het gebruik van een dubbele labelstrategie om NPDs nauwkeurig te volgen met behulp van microscopie met hoge resolutie.

In hoofdstuk 4 werd DXR-DNA-interactie in de kern geïdentificeerd in levende tumorcellen met behulp van fluorescerende levenslange beeldvorming (FLIM). We hebben aangetoond dat DXR drie statussen heeft in de kern, elk met een unieke sublevensduur (τ): vrije DXR vertoonde een waarde van 1 ns bij een concentratie lager dan 460 μM en biologische pH-omstandigheden, DNA-geïntercaleerde DXR had een korte τ waarde van 0.35 ns en groefbinding DXR τ vertoonde een lange waarde van 1.9 ns. De analyse van de amplitude-gewogen gemiddelde levensduur (τw) en de amplitudebijdrage helpt ons de DXR/DNA-bindingskinetiek en de mogelijke redenen voor de dynamische verandering in de levende kern te begrijpen. Bovendien werd een vergelijkbare tijdsafhankelijke interactie tussen geneesmiddel en kern waargenomen tussen drie tumorcellijnen die vergelijkbare IC50-waarden hebben: τw nam af vóór 5 uur en nam vervolgens toe na toevoeging van DXR gedurende 5 uur. Dit herstel tijdens de levensduur kan overeenkomen met de verminderde geneesmiddelconcentratie in de kern, wat wijst op een krachtig geneesmiddelresistentiemechanisme als gevolg van beschermende activiteiten in zowel de kern als het cytoplasma.

In hoofdstuk 5 hebben we besproken hoe de distributie van DXR in het cytoplasma de DXR-interactie in de kern van tumorcellen beïnvloedt met behulp van FLIM. Onze bevindingen suggereren dat de levensduur van het medicijn in het cytoplasma tri-exponentieel kan zijn, met sublevens die vergelijkbaar zijn met die in de kern in hoofdstuk 4: naast de vrije DXR onder 460 μM die een waarde van 1 ns laat zien, hebben we verschillende waarden waargenomen voor andere twee sublevens, wat wijst op verschillende conformaties van DXR in cytoplasmatische compartimenten.

Bij gebruik van Doxil als model, duidden de korte τ (0.135 ns) en lange τ (4.5 ns) respectievelijk op het geconcentreerde geneesmiddel in het kerncentrum en het op lipiden reagerende geneesmiddel. Deze waarden kwamen overeen met die gedetecteerd in het cytoplasma. Door de amplitudebijdragen met betrekking tot verschillende medicijndoseringen, tumorcellijnen en de behandelingsduur met het medicijn te evalueren, werd de invloop van cytoplasmatisch medicijngedrag op nucleair gedrag onderstreept. Bovendien segmenteerden de gepaste componenten in de afbeeldingen DXR-signalen in drie substatussen in cytoplasma en kern, waardoor een duidelijke observatie van de tijdsafhankelijke intracellulaire distributie mogelijk was. We concludeerden dat geneesmiddelvastlegging door lysosomen en interactie met celmembraanstructuren primaire factoren zijn die bijdragen aan de herverdeling van geneesmiddelen van de kern naar het cytoplasma, mogelijk gerelateerd aan geneesmiddelresistentie.

In hoofdstuk 6 hebben we nagedacht over de voordelen en praktische toepassingen van ons werk, zoals beschreven in dit proefschrift. De inzichten die we hebben opgedaan, kunnen dienen als een waardevolle gids voor onderzoekers die systemen voor medicijnafgifte willen optimaliseren, wat uiteindelijk zal leiden tot verbeterde klinische vertaling.