Abstract

λιποκαλίνη τύπου προσταγλανδίνης D συνθάσης (L-PGDS) είναι ένα μέλος της υπεροικογένειας λιποκαλίνη, η οποία αποτελείται από εκκριτικών πρωτεϊνών μεταφορέων, και δεσμεύει μια ευρεία ποικιλία μικρών υδρόφοβων μορίων. Χρησιμοποιώντας αυτή τη λειτουργία, έχουμε αναφέρει τη δυνατότητα χρησιμοποίησης L-PGDS ως νέο όχημα παροχής φαρμάκου για λίγο υδατοδιαλυτών φαρμάκων. Σε αυτή τη μελέτη, δείχνουμε την ανάπτυξη ενός συστήματος χορήγησης φαρμάκου χρησιμοποιώντας L-PGD, μια που επιτρέπει την άμεση κλινική χρήση του 7-αιθυλ-10-υδροξυ-καμπτοθεκίνη (SN-38), ένα ελάχιστα υδατοδιαλυτό αντικαρκινικό φάρμακο . Με την παρουσία 2 mM L-PGD, η συγκέντρωση του SN-38 σε PBS αυξήθηκε 1130 φορές σε σύγκριση με εκείνη σε PBS. Θερμιδομετρικά πειράματα αποκάλυψαν ότι η L-PGDS δεσμεύεται SN-38 σε μοριακό λόγο 1: 3 με σταθερά διάστασης τιμή των 60 μΜ. Τα αποτελέσματα μιας

in vitro

δοκιμασία αναστολής ανάπτυξης έδειξε ότι οι SN-38 /L-PGDS σύμπλοκα έδειξαν υψηλή δραστικότητα κατά του όγκου έναντι 3 ανθρώπινες καρκινικές κυτταρικές σειρές, δηλαδή, Colo201, MDA-MB-231, και PC-3 με ισχύ παρόμοια με εκείνη του SN-38 χρησιμοποιούνται μόνα τους. Η ενδοφλέβια χορήγηση του SN-38 συμπλέγματα /L-PGDS σε ποντίκια που φέρουν όγκους Colo201 έδειξε μια έντονη επίδραση κατά του όγκου. Εντερική βλεννογονίτιδα, η οποία είναι μία από τις παρενέργειες αυτού του φαρμάκου, δεν παρατηρήθηκε σε ποντικούς που χορηγήθηκε SN-38 /L-PGDS συγκροτήματα. Στο σύνολό τους, L-PGDS επιτρέπει την άμεση χρήση του SN-38 με μειωμένη παρενέργειες

Παράθεση:. Nakatsuji Μ, Inoue Η, Kohno Μ, Saito M, Tsuge S, Shimizu S, et al. (2015) Ανθρώπινα λιποκαλίνη-Type προσταγλανδίνης D συνθάσης βάση Drug Delivery System για λίγο υδατοδιαλυτών Anti-Cancer Drug SN-38. PLoS ONE 10 (11): e0142206. doi: 10.1371 /journal.pone.0142206

Επιμέλεια: Han-Chung Wu, Academia Sinica, Ταϊβάν

Ελήφθη: 10 Αυγούστου 2015? Αποδεκτές: 19 Οκτωβρίου του 2015? Δημοσιεύθηκε: 3 Νοέμβρη 2015

Copyright: © 2015 Nakatsuji et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Δεδομένα Διαθεσιμότητα: Όλα τα σχετικά δεδομένα είναι εντός του Υποστηρίζοντας αρχεία πληροφοριών του χαρτιού και

Χρηματοδότηση:. η εργασία αυτή χρηματοδοτήθηκε από επιχορηγήσεις 25242046 (σε TI) και 21200076 (σε TI) από την Ιαπωνία Εταιρείας για την Προώθηση της Επιστήμης (http: //www .jsps.go.jp /αγγλικά /)

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

Οι περισσότερες ενώσεις που εμφανίζουν αντι-όγκου δραστηριότητες είναι γνωστό ότι είναι αδιάλυτο στο νερό και να έχει σοβαρές παρενέργειες επί κανονικών ιστών και οργάνων, περιορίζοντας έτσι την αποτελεσματικότητά τους και την κλινική χρήση τους. [1] Ορισμένες κοινές προσεγγίσεις για την βελτίωση της διαλυτότητας των φαρμάκων κατά του καρκίνου είναι η χημική τροποποίηση των φαρμάκων και η χρήση των διαλυτοποιητών όπως οργανικούς διαλύτες, τασιενεργά, λιπίδια, κυκλοδεξτρίνη, και τροποποιητές ρΗ. Ωστόσο, η χημική τροποποίηση των φαρμάκων μειώνει την ισχύ τους σε πολλές περιπτώσεις. Η χρήση των διαλυτοποιητών είναι περιορισμένη λόγω της τοξικότητα και η τάση να προκαλέσει αστάθεια του φαρμάκου τους. Έτσι, τα συστήματα παροχής φαρμάκων (DDSs) για λίγο υδατοδιαλυτά αντικαρκινικά φάρμακα που κάνουν αποτελεσματική χρήση των διαφόρων τύπων οχημάτων απελευθέρωσης νανο-μεγέθους όπως λιποσώματα, μικύλλια πολυμερές, και δενδριμερή, έχουν διερευνηθεί εντατικά [2-5]. Αυτά εγκατεστημένος DDSs, ωστόσο, έχουν επίσης αντιμετωπίσει κάποια προβλήματα που σχετίζονται με την τοξικότητα, ανοσογονικότητα, αιμόλυση, και θρομβογένεσης [6, 7]. Ως εκ τούτου, υπάρχει επιτακτική ανάγκη για την ανάπτυξη ενός νέου DDS για λίγο υδατοδιαλυτά αντικαρκινικά φάρμακα? και ως εκ τούτου πολύ προσπάθεια έχει εστιαστεί στην ενίσχυση της δραστικότητας, η βελτίωση της ασφάλειας, και την αύξηση της διαλυτότητας των φαρμάκων αυτών.

Αναφέραμε προηγουμένως ότι ένα νέο DDS χρησιμοποιώντας λιποκαλίνη τύπου συνθάση προσταγλανδίνης D (L-PGD, Σχ 1Α), ένα μέλος της οικογένειας λιποκαλίνη πρωτεΐνης και ένα μη τοξικό και μη ανοσογόνο μόριο, θα μπορούσε να διευκολύνει τη φαρμακευτική και την κλινική εξέλιξη των λίγο υδατοδιαλυτών ενώσεων, όπως η διαζεπάμη και 6-νιτρο-7-σουλφαμοϋλβενζο [f] κινοξαλίνη -2,3-διόνη, για χρήση από του στόματος ή ενδοφλέβια χορήγηση [8]. L-PGDS είναι ένα πολυ-λειτουργικής πρωτεΐνης που δρα ως PGD

2-ένζυμο που παράγει [9], ένα καθαριστή αντιδραστικών ειδών οξυγόνου [10], και μία εκκριτική πρωτεΐνη μεταφορέα για αρκετά μικρά λιπόφιλα μόρια [11]. Επιπλέον, αναφέρθηκε πρόσφατα ότι η L-PGDS δρα ως καθαριστής του μπιλιβερδίνη, των οποίων τα προϊόντα αποικοδόμησης εμπλέκονται σε ανευρυσματική υποαραχνοειδή αιμορραγία που προκαλείται αγγειοσπασμού και νευρωνικό κυτταρικό θάνατο [12]. L-PGDS έχει ένα τυπικό φορές λιποκαλίνη που αποτελείται από οκτώ έλικας αντιπαράλληλες β-βαρελιού, και το εσωτερικό αυτού του κυλίνδρου σχηματίζει ένα υδρόφοβο κοιλότητα [13-15] που μπορεί να συνδέεται μια μεγάλη ποικιλία λιπόφιλων συνδετήρων μέσα σε αυτό [11, 16 ]

(Α) Κρυσταλλική δομή της ανθρώπινης L-PGDS. (μοριακή μάζα: 18.777,7, ΠΣΠ ID: 3O2Y). (B, C) Χημική δομές SN-38 (σχετική μοριακή μάζα: 392,4) και CPT-11 (σχετική μοριακή μάζα: 677,2)

Η

SN-38, 7-αιθυλ-10-υδροξυ. -καμπτοθεσίνη (Σχήμα 1Β), είναι ένα ημι-συνθετικό ανάλογο του αλκαλοειδούς καμπτοθεκίνη αντικαρκινικές που στοχεύει DNA τοποϊσομεράση Ι [17]. Ωστόσο, παρά την ισχυρή δραστικότητα κατά του όγκου της, SN-38 δεν έχει χρησιμοποιηθεί άμεσα στην κλινική πρακτική λόγω της φτωχής διαλυτότητας στο νερό του [18]. Επιπλέον, ο δακτύλιος λακτόνης του SN-38 δείχνει αναστρέψιμη εξαρτώμενη από το ρΗ υδρόλυση, και σε ρΗ κάτω από 5,0, SN-38 υπάρχει σε μία δραστική μορφή με έναν στενό δακτύλιο λακτόνης στη δομή του, ενώ μπορεί να μετατραπεί σε ένα ανενεργό καρβοξυλιωμένη μορφή σε φυσιολογικό ρΗ με άνοιγμα του δακτυλίου [19]. Έτσι, είναι δύσκολο να χρησιμοποιήσει SN-38 κάτω από φυσιολογική συνθήκη. Αντιθέτως, η υδροχλωρική ιρινοτεκάνη (CPT-11, Σχήμα 1 C), το οποίο είναι ένα υδατοδιαλυτό προφάρμακο του SN-38, χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με φθοριοπυριμιδίνες ως θεραπεία πρώτης γραμμής για ασθενείς με προχωρημένο καρκίνο του παχέως εντέρου [20]. Ωστόσο, η χημική τροποποίηση του SN-38 μειώνει δραστικότητα κατά του όγκου του, οδηγώντας σε 1000 φορές μικρότερη κυτταροτοξική δραστικότητα της CPT-11 σε σύγκριση με εκείνη του SN-38 έναντι διαφόρων κυτταρικών γραμμών καρκίνου

in vitro

[21 , 22]. Έτσι, η άμεση χρήση του SN-38 ως δραστική μορφή χρησιμοποιώντας DDS μπορεί να είναι μεγάλο πλεονέκτημα για τη θεραπεία του καρκίνου.

Εδώ, εμείς λεπτομέρεια η ανάπτυξη ενός DDS χρησιμοποιώντας ανθρώπινο L-PGD, μια που επέτρεψε την άμεση χρήση του SN-38. Ερευνήσαμε το αποτέλεσμα της L-PGDS στη διαλυτότητα του SN-38, και εξέτασε την αλληλεπίδραση μεταξύ L-PGDS και SN-38 με τη χρήση ισοθερμικής θερμιδομετρίας τιτλοδότησης (ITC) και μικρής γωνίας σκέδαση ακτινών Χ (SAXS). Η κυτταροτοξική δράση του SN-38 συμπλέγματα /L-PGDS αξιολογήθηκε με χρήση ανθρώπινων ορθοκολικού, μαστού, και κυτταρικές σειρές καρκίνου του προστάτη. αντικαρκινική δραστικότητα τους εξετάστηκε σε ανθρώπινο μοντέλο ξενομοσχεύματος όγκου του παχέος Colo201. Για την εκτίμηση των παρενεργειών αυτών των συμπλοκών, εκτελέσαμε ιστοπαθολογική ανάλυση και μετρήθηκαν τα επίπεδα έκφρασης των φλεγμονωδών κυτοκινών στο λεπτό έντερο. Τέλος, εκτελέσαμε δοκιμή αναφυλαξίας να αξιολογηθεί η ανοσογονική δραστικότητα της L-PGDS. Τα αποτελέσματα, λαμβανόμενα μαζί, κατέδειξε την ανθρώπινη L-PGDS ότι είναι ένας ισχυρός όχημα παροχής φαρμάκου για SN-38.

Υλικά και Μέθοδοι

Υλικά