调控细胞自噬以及组织穿透性增强肿瘤光热治疗的研究

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1、2018届研究生博士学位论文分类号：学校代码：10269密级：学号：52151300019EastChinaNormalUniversity博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目：调控细胞自噬以及组织穿透性增强肿瘤光热治疗的研究院系：生命科学学院专业：生物化学与分子生物学研究方向：肿瘤光热治疗指导教师：程义云教授学位申请人：周正杰2018年5月华东师范大学博士学位论文Dissertationof2018Universitycode:10269fordoctoraldegreeStudentID:521513000

2、19EastChinaNormalUniversityTitle:RegulatingAutophagyandTissuePenetrationforEnhancedAntitumorPhotothermalTherapyDepartment:SchoolofLifeSciencesMajor:BiochemistryandMolecularBiologyResearchdirection:PhotothermaltherapySupervisor:ProfessorYiyunChengCandidate:ZhengjieZhouMa

3、y,2018华东师范大学博士学位论文华东师范大学博士学位论文周正杰博士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称单位备注刘润辉教授华东理工大学主席殷黎晨教授苏州大学平渊教授浙江大学林开利教授上海交通大学医学院李乙文教授四川大学华东师范大学博士学位论文内容摘要光热治疗（photothermaltherapy，PTT）作为一种新型癌症治疗手段被广泛研究。PTT是通过将光能转换为热能实现对肿瘤的杀伤，是一种物理治疗手段，具有效果好，非侵入性，毒副作用小等优点。目前已经有大量光热效果好，毒副作用低的光热纳米制剂被广泛用于治疗多种肿瘤类型。虽然光热治疗

4、已经展现出了广阔的应用前景，但是仍然存在一些问题需要解决，肿瘤细胞复杂的微环境如间质密度较大，肿瘤压力高导致光热治疗效率低以及光热治疗难以对深层肿瘤进行杀伤的问题。在光热治疗中通过对自噬功能的理解，诱导细胞自噬失衡，即抑制细胞保护性自噬或者诱导细胞凋亡性自噬发生将显著提高肿瘤光热治疗效果。再者，调节肿瘤组织光热纳米颗粒渗透，有助于杀伤深层肿瘤细胞，避免热不均匀导致的肿瘤杀伤不彻底等问题。光热纳米制剂具有潜在的多功能化学修饰潜能，可以通过一种光热纳米颗粒实现多模式肿瘤治疗，协同增强了光热治疗的效果。本文主要研究内容概述如下：第1章：概述

5、了目前肿瘤光热治疗的现状，介绍光热治疗中存在的问题以及解决策略，最后阐述本文的研究思路和研究内容。第2章：肿瘤光热治疗时细胞会产生保护性自噬，抵抗光热损伤，降低了光热治疗的效果。抑制细胞对热的保护性自噬通路，则能够提高光热治疗效果。我们将自噬抑制剂氯喹（CQ）通过π-π堆积作用装载在聚多巴胺纳米颗粒（PDA）表面形成PDA/CQ纳米颗粒。PDA/CQ能够在酸性条件下释放CQ，提高CQ肿瘤释放的组织准确性。实验通过自噬标志蛋白LC3蛋白质免疫印记实验以及细胞GFP-LC3荧光点的观察证实PDA/CQ是通过抑制细胞自噬途径的方式发挥作用。

6、体外实验验证了光热可以引起细胞保护性自噬发生，而PDA/CQ能够抑制细胞自噬过程，增强了光热治疗的敏感性。在动物实验表明，经过尾静脉注射PDA-PEG/CQ并且光照处理的小鼠肿瘤被完全抑制，在治疗过程中没有发现毒副作用。该研究从抑制细胞自噬通路的角度出发进行高效肿瘤光热治疗，为肿瘤光热治疗提供了新的视角和思路。i华东师范大学博士学位论文第3章：由第2章的研究可知抑制细胞自噬能够增加光热治疗的敏感性，提高光热治疗效果，那么促进细胞自噬，使得细胞发生凋亡性自噬也是一种可行的方法来提高光热治疗敏感性。实验通过肿瘤靶向肽RGD修饰的聚多巴胺纳

7、米颗粒合成PPBR靶向递送自噬促进肽Bec，促进肿瘤细胞发生细胞自噬，在光热作用下进而发生凋亡性自噬，最终引发肿瘤细胞死亡。PPBR递送Bec，解决了Bec的组织分布问题，同时也解决了Bec的溶解性问题。体外实验表明，对比PP和Bec,PPBR能够特异性靶向肿瘤细胞，增加细胞摄取并引起细胞自噬发生，在光热处理下能够显著提高光热杀伤敏感性。PDA还可以通过在内部螯合三价铁（Fe3+）的方法示踪PPBR在体内的组织分布特征，同时能对组织进行磁共振成像（MRI）和光声成像（PAI）。动物实验表明PPBR靶向小鼠肿瘤组织，促进肿瘤细胞凋亡性自

8、噬发生，协同光热治疗展示了显著的肿瘤抑制效果。在整个体内实验中PPBR没有没有表现出明显毒副作用。由以上内容可知，我们制备了一种靶向促进肿瘤细胞自噬来增强光热敏感性的光热纳米药物制剂，该纳米制剂具有生物安全性，同时能够在