研究背景与目的:肿瘤内部紊乱的血管结构是药物不能高效到达肿瘤组织的主要原因,而乏氧主要是造成药物治疗响应率下降,免疫逃逸,肿瘤耐药与转移的重要原因。本研究的目的是开发一种自驱动的生物杂化物(Bif@DOX-NPs),并探究该系统的抗肿瘤疗效与机制。原理:厌氧婴儿双歧杆菌(Bif)将载阿霉素的牛血清白蛋白纳米粒(DOX-NPs)输送到乳腺肿瘤中。Bif@DOX-NPs保留了婴儿双歧杆菌对缺氧区的靶microbiome establishment向能力,同时也保留了DOX的细胞毒性。该生物杂化物能够积极地在低氧肿瘤中定植,并显著增加了肿瘤部位的药物积聚。方法与结果:(1)使用去溶剂化法合成DOX-NPs,利用细菌对蛋白的亲和力制备了Bif@DOX-NPs,最后通过利用形态学、凝胶电泳法、荧光分光光度法、共定位荧光图像证实了双歧杆菌和阿霉素纳米颗粒之间的成功结合。体外释放实验以及Bif@DOX-NPs与基质金属蛋白酶-2(MMP-2)共孵育实验的结果证实了DOX-NPs可以稳定地与Bif结合,而在肿瘤组织中MMP-2的影响下更容易脱落。(2)体外对Bif@DOX-NPs进行了细胞摄取、细胞毒性、细胞凋亡和细胞VX-661细胞培养划痕实验。研究乳腺癌细胞对该纳米粒子的摄取能力,培养乳腺癌细胞,加入不同药物共培养后分析纳米粒子在细胞内的分布。采用MTT法研究不同纳米粒子对乳腺癌细胞4T1的体外细胞毒性;采用Annexin V FITC凋亡检测试剂和与流式细胞技术分析经不同治疗组处理的乳腺癌细胞的凋亡情况;将长满乳腺癌细胞的平板进行划线,不同时间点拍摄不同药物处理的乳腺癌细胞的生长情况。以上体外实验研究结果验证了本研究研发的Bif@DOX-NPs不会影响纳米药物被肿瘤细胞摄取,并且具有良好的抗肿瘤效应。同时也证实了Bif以及空白载体具有良好的生物相容性。(3)我们验证了Bif@DOX-NPs在肿瘤乏氧区的定植能力。体外构建厌氧模型、体内进行细菌生物分布实验、药物分布实验及小鼠肿瘤的石蜡切片荧光细菌和HIF-1α的免疫荧光双标实验,以上实验结果均证实了Bif@DOX-NPs在乏氧区的成功定植。(4)进行体内动物实验,首先建立乳腺肿瘤模型,分为6组:a:Control,b:Bif,c:Bif@BSA-NPs,d:DOX+Bif,e:DOX-NPs,f:Bif@DOX-NPs。所有药物通过尾静脉给药。隔天测量小鼠肿瘤体积、体重,绘制各组肿瘤生长体积变化曲线以及生存曲线。对小鼠进行Micro-PET/CT扫描,分别考察小鼠对不同治疗方案的早期响应性。免疫组化检测肿瘤组织HIF-1α的表达;用TUNEL法检测肿瘤细胞凋亡,检测肿瘤组织Ki67、CD31的表达。这些结果显示了Bif@DOX-NPs对小鼠肿瘤具有优异的治疗效果。为了评估我们制备的药物递送系统的安全性,进行了血液相容性分析、血细胞及血生化评价、治疗小鼠体重变化、各器官组织H&E染色分析等,以上评价均说明了Bif以及纳米载体材料均均有良好的体内安全性。结论:我们通过将DOX-NPs结合在婴儿双歧杆菌表面来构建一种自驱动的Bif@DOX-NPs生物杂化物,用于将化疗药物靶向输送到缺氧的肿瘤部位。通过增加肿瘤内药物蓄积Bif@DOX-NPs提高了DOX诱导肿瘤细胞凋亡的治疗作用,显著抑制肿瘤生长并延长荷瘤小鼠生存期。Bif@DOX-NPs还减少了主要器官对药物的吸收,从而降低了DOX的毒副作用。表明本研究制备的生物杂化物Bif@DOX-NPs可能在实体肿瘤治疗中产生良好的效果而具有重要的意义,本研点击此处究也将为开发新型的靶向药物制剂奠定一定的研究基础。因此,Bif@DOX-NPs生物杂化物在恶性实体瘤的治疗中具有广阔的应用前景。