基于香菇多糖的纳米载药体系文献综述

 2022-11-03 10:11

文献综述(或调研报告):

在过去的二十年中,基础科学的显著进步促进了癌症治疗新策略的出现,靶向治疗和免疫治疗与手术、放疗、化疗一起,成为了癌症治疗的支柱[16]。肿瘤组织微环境具有免疫耐受的特性,特点表现为低免疫原性,低抗原递呈量和低T细胞浸润。[17]这种免疫耐受的性质使得癌细胞免于受免疫细胞攻击,且在一个没有免疫控制的环境下发展、生长、侵袭和转移[18]。实验结果表明,癌症免疫疗法有逆转肿瘤微环境的免疫耐受性的潜力。2010年,美国食品药品监督管理局(FDA)批准了癌症疫苗Sipuleucel-T用于治疗晚期前列腺癌[17]。2014年FDA批准了两种PD-1抗体作为免疫检查点药物运用于临床治疗[16]

蘑菇中提取的天然聚合物beta;-葡聚糖拥有抗肿瘤和免疫调节的特性[5]。特别的,从酵母和真菌中提取的beta;-葡聚糖可以结合受体Dectin-1,诱导巨噬细胞和树突细胞的吞噬作用,增强细胞因子的分泌和产生[19-20]。自1969年Chihara等[15]首次报道香菇多糖(LNT)的抗癌能力后,研究者们进行了许多实验以证明LNT的抗肿瘤、抗病毒和免疫刺激活性。Hamuro等[21]将LNT与白细胞介素2(IL-2)组合,用于治疗纤维肉瘤。实验数据显示,该组合在术前和术后治疗中有明显的协同效应,可以有效预防癌症切除手术后的复发的转移。Kupfahl等[22]利用小鼠单核细胞增生李斯特氏菌感染模型研究LNT的免疫刺激作用,检测到LNT处理后肿瘤坏死因子-alpha;(TNF-alpha;)和IL-12等细胞因子分泌显著增加,从而诱导巨噬细胞和李斯特菌特异性T细胞介导的细菌杀伤,将先天性和适应性免疫相结合。此外,将LNT与结核病疫苗卡介苗(BCG)联用,可以诱导肺组织中高水平的免疫细胞活化,并减少副作用的产生[23]

由于beta;-葡聚糖的结构变异能力和良好的生物相容性,也被用作纳米药物载体。聚电解质-DNA复合物可以通过静电相互作用逐层自组装,封装在空心的酵母beta;-葡聚糖壳中,靶向巨噬细胞和树突细胞[24]。特别地,可以利用LNT三螺旋结构重组的性质,设计以LNT为载体的药物体系。Li等[25]提出了一种新型自组装LNT-四苯乙烯复合物,将不溶于水的四苯乙烯捕获至至LNT的渔网状聚集体中。Jia等[26]将单链LNT(s-LNT)与HAuCl4混合,紫外-可见吸收光谱和透射电镜图像等结果显示AuCl4-被s-LNT迅速还原成金纳米颗粒。通过控制s-LNT的浓度和反应条件,可以形成不同形态的金纳米复合物。其中,s-LNT复性后三螺旋中心可以提供疏水腔,包埋金纳米颗粒后形成具有水溶性外层的纳米线,相较其他形态在水中最为稳定。相似地,利用LNT的构象转变和还原性,可以诱导银纳米颗粒在水中良好分散[27]。除金属纳米颗粒以外,LNT还可以增强碳纳米管在水中的分散性,并降低其细胞毒性[28]在此基础上,Zhang等[29]设计出碳纳米管-吉西他滨-LNT三组分复合物,LNT不仅可以稳定碳纳米管,还可以与其他组分联用,实现癌症的化学光热协同治疗。

值得注意的是,Sakurai和Shinkai[30]发现结构性质相似的裂裥多糖(SPG)可以与一些多核苷酸特异性相互作用。此后,Mizu等[31]提出将SPG作为基因载体,用于递送免疫佐剂CpG DNA的设想。CpG DNA是一段未甲基化的脱氧寡核苷酸分子,序列中包含 CG二核苷酸。研究表明,哺乳动物的巨噬细胞、树突细胞等免疫效应细胞可以通过表达Toll样受体9(TLR9),从而结合CpG DNA,刺激TFN-alpha;、IL-12等细胞因子的分泌,触发细胞介导的免疫应答[32-34]。在此基础上,Minari等[35]设计了一种SPG和CpG复合物。研究者通过SPG与多核苷酸之间相互作用的性质,在CpG尾部连接聚脱氧腺苷酸(poly(dA)),获得由两条单链SPG和一条CpG-dA链组成三螺旋复合物,并将其成功递送至小鼠腹腔巨噬细胞中。由于LNT与SPG在结构上的相似性,Liu等[36]提出使用LNT作为CpG DNA的载体。他们首先通过圆二色谱、紫外-可见光谱等方法研究了poly(dA)与s-LNT之间的相互作用,结果证明s-LNT与poly(dA) 可以通过氢键形成具有刚性构象的新型复合材料。原子力显微镜图像显示,复合物与水中的三螺旋LNT具有相似的形态[37]。LNT可以通过表面受体Dectin-1被巨噬细胞识别和内吞,因此该基因递送系统具有了靶向巨噬细胞的能力。此外,复合物表面带有负电荷,与血液中的成分几乎不会产生静电相互作用,可以避免严重的血清抑制,保护CpG DNA不受降解。经实验测试,加入复合物的巨噬细胞经过24小时孵育后,观察到IL-12分泌显著增加,证明了CpG DNA成功转染至细胞中[36]

综上,香菇多糖具有恢复受损免疫系统,从而对抗癌症的潜力。LNT的结构可变性在体系设计中可以提供很大的灵活性,是一种具有潜力的新型材料。

参考文献:

[1] Ren, L.; Perera, C.; Hemar, Y. Antitumor activity of mushroom polysaccharides: a review[J]. Food amp; Function, 2012, 3(11): 1118-1130.

[2] Moradali, M. F.; Mostafavi, H.; Ghods, S.; Hedjaroude, G. Immunomodulating and anticancer agents in the realm of macromycetes fungi (macrofungi)[J]. International immunopharmacology, 2007, 7(6): 701-724.

[3] Lu, M. K.; Cheng, J. J.; Lin, C. Y.; Chang, C. C. Purification, structural elucidation, and anti-inflammatory effect of a water-soluble 1, 6-branched 1, 3-alpha;-d-galactan from cultured mycelia of Poria cocos[J]. Food Chemistry, 2010, 118(2): 349-356.

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