三氧化二砷叠加纳米金刚石的抗实体瘤效应研究

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1、博士学位论文三氧化二砷叠加纳米金刚石的抗实体瘤效应研究作者姓名：崔之芬指导教师:李宾研究员中国科学院上海应用物理研究所学位类别:理学博士学科专业:无机化学培养单位:中国科学院上海应用物理研究所2018年6月Anti-solidtumoreffectsofarsenictrioxidesynergismNanodiamondsAdissertationsubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeof

2、DoctorofPhilosophyinInorganicChemistryByCuiZhifenSupervisor:ProfessorLiBinShanghaiInstituteofAppliedPhysicsChineseAcademyofSciencesJune2018摘要摘要自噬是进化古老且高度保守的分解代谢过程，通过被称为自噬体的双膜囊泡，包裹细胞内的蛋白或细胞器，递送至溶酶体进行消化再循环以维持细胞新陈代谢，是细胞对抗饥饿或压力的应激反应。肿瘤在生长过程中，为了满足代谢需求，一种方式是分泌血管生成因子，刺激新生血管的生成；一种

3、方式是依赖自噬。因此，临床上治疗肿瘤的策略是首先进行手术切除，然后进行放化疗，使残存的肿瘤细胞处于生长压力中，进而使用自噬抑制剂与化疗药物联合治疗，将肿瘤细胞杀死。临床上常使用氯喹或氢氯喹作为自噬抑制剂，但是作为一种化学药剂，具有一定的毒性，因而会在治疗中或预后产生副作用。又因为它是溶酶体碱化剂，肿瘤本身的酸性环境会影响它阻断自噬的功能。因而亟待开发一种安全有效的自噬阻断剂来指导临床试验的进行。随着纳米医药的发展，纳米材料的作用日益凸显，纳米材料对细胞的自噬行为的影响受到了越来越多的关注。三氧化二砷（ATO）对急性早幼粒白血病治疗效果显著，

4、五年无病生存率达到90%以上，使其成为第一个可以治愈的癌症，但是治疗实体瘤效果不理想。原因可能是ATO诱导的自噬行为，增加了肿瘤细胞对药物的抗性。因此，应用阻断自噬的方法来提高ATO对实体瘤细胞的敏感性不失为一种有效的手段。因此我们将应用纳米材料对自噬的调节作用，联合化疗药物ATO，提高对实体瘤的治疗效果。现将主要的研究成果概括如下：（1）首先对市售多种纳米材料进行形貌及物理参数表征，然后在统一的安全浓度下，通过自噬标志蛋白筛选出具有自噬阻断特性的纳米材料。进而联合化疗药物ATO对人源实体瘤细胞HepG2的细胞存活率进行研究，筛选出最有效的

5、纳米材料NDs。（2）在急性早幼粒白血病中我们发现，ATO对它的自噬没有影响，因而联合NDs治疗没有明显效果。在低浓度的ATO下，能显著诱导实体瘤细胞发生自噬，这种行为会增加细胞对化疗的抗性，使其对化疗药物不敏感。我们通过多种手段证明ATO与NDs联合治疗在体外的良好杀伤肿瘤细胞的效果是自噬依赖的。进一步通过细胞内As元素的测定和分布发现，联合治疗的显著效果并不基于NDs的良好载药功能，NDs没有增加细胞对As的摄取。I三氧化二砷叠加纳米金刚石的抗实体瘤效应研究（2）基于体外联合治疗杀伤肿瘤细胞的良好效果。我们将这种联合治疗的策略应用于肝原

6、位荷瘤鼠的治疗中。中剂量ATO与NDs联合治疗，有效抑制肿瘤生长，使抑瘤率提高到90%。与单独ATO治疗相比，使抑瘤率提高了50%。同时大大延长了裸鼠的生存期，缓解了肿瘤生长对肝功肾功的影响，减少了癌症中晚期并发症的出现，趋于正常的裸鼠体重反映了治疗后的健康状况。肿瘤中大量的细胞凋亡以及免疫印迹结果凸显了NDs作为自噬阻断剂的显著效果。同时与体外结果相同，NDs的存在并没有使肿瘤细胞摄取更多的As。总之，我们筛选出了一种安全、效果好且具有自噬阻断特性的纳米材料，取代临床上使用的自噬阻断剂氯喹或者氢氯喹，为新型临床自噬阻断剂的开发提供新的思路

7、。基于在体内外表现出的显著杀伤实体瘤的效果，使ATO应用于实体瘤有望具有急性早幼粒白血病的治疗效果，扩大了这种古老药方的治疗范围，具有广泛的临床应用前景。关键词：纳米材料，自噬阻断剂，三氧化二砷，肿瘤IIAbstractAbstractAutophagyisanevolutionarilyancientandhighlyconservedcatabolicprocessthatinvolvestheformationofdouble-membranedvesiclesknownasautophagosomesthatengulfcellul

8、arproteinsandorganellesfordeliverytothelysosomefordigestiverecyclingtomaintainthecellular