纳米药物载体入胞及转运PPT课件.pptx

纳米药物载体入胞及转运 载体设计的机遇与挑战 SeminarII 1 主要内容 四展望 一背景介绍 二纳米药物入胞 三纳米药物胞内转运 2 一背景介绍 1纳米药物 尺寸 1 1000nm 组成 载体 药物 稳定性差 弥补裸药缺陷 靶向传递 穿透生理屏障 基因药物口服蛋白药物 环孢菌素A紫杉醇 难溶难渗 药物缓 控释 静脉给药 3 2纳米药物传递系统 纳米药物传递系统 控制药物释放时间及位点 靶向传递 一背景介绍 时间 载体稳定性及与载体与药物结合紧密程度 位点 载体胞外及胞内传递过程 缓控释 增强药效降低毒副作用 入胞及胞内转运 穿透生理屏障 靶向传递的不同层次 弥补裸药缺陷 胞内释放 4 一背景介绍 胞外传递 RES 血管 胞外基质 细胞传递 A T Florence JournalofControlledRelease 2012 164 115 124 2纳米药物传递系统 聚集 扩散 流体力学特性 细胞膜 内吞 胞内转运 释放 细胞内吞 转运机制研究不断完善 进步与争议并存 纳米药物内吞 转运研究滞后 5 二纳米药物入胞 1内吞机制 RuthDuncan Mol Pharmaceutics2012 9 2380 2402 清除细胞碎片 免疫监视细胞间 胞内细胞通讯 神经传递调节细胞表面受体及转运蛋白密度重塑细胞外环境细胞信号转导masterorganizer 吞噬Celleating 胞饮Celldrinking 6 纳米材料聚集体调理素作用后的纳米粒 1内吞机制 1 吞噬 吞噬细胞 巨噬细胞 单核细胞 树突细胞 血液清除纤维母细胞 内皮细胞 200nm m 细胞种类 作用对象 影响因素 细胞种类 纳米材料性质 Carreno GomezB DuncanR Int J Pharm 1997 148 231 240 RuthDuncan etal Mol Pharmaceutics2012 9 2380 2402 Militello R D etal Int J Pharm 1997 148 231 240 B16 F10吞噬壳聚糖微球 7 7 5 m 纳米材料性质对胞吞的影响 尺寸与形状 表面性质 200nm m 非关键与接触状态有关 研究较少 1内吞机制 1 吞噬 与调理素作用 亲疏水性 表面电荷 与细胞作用 表面电荷 亲疏水性 J A Champion S Mitragotri Proc Natl Acad Sci USA2006 103 4930 4934 MilitelloR D ColomboM I Curr Mol Med 2011 11 197 203 肺泡巨噬细胞与聚苯乙烯微球 电荷密度 调理素作用 疏水性 负电荷 正电荷 表面带电材料胞吞效率高于中性 疏水 亲水 8 网格蛋白介导内吞 CME 表面受体 LDLR EGFR TfR Lectins 配体修饰的纳米粒及病毒颗粒 非特异性的电荷 亲疏水性作用引发胞吞效率较受体依赖型低 1内吞机制 2 胞饮 最基本胞吞方式研究最为透彻动力蛋白依赖 150nm 100nm 受体介导的CME 非受体介导的CME 液相胞吞 RuthDuncan etal Mol Pharmaceutics2012 9 2380 2402 Herve Hillaireau PatrickCouvreur Cell Mol LifeSci 2009 66 2873 2896 9 小窝蛋白排列瓶状膜结构 50 80nm膜区富含胆固醇和鞘磷脂上皮细胞含量最为丰富 10 20 平滑肌细胞 成纤维细胞含量同样丰富 CvME胞吞速度比CME慢得多配体介导 叶酸 白蛋白 胆固醇 巨胞饮 肌动蛋白驱动伸展的膜直接落回膜表面 1 m 5 m未发现配体 受体选择性参与纳米药物内化 小窝介导内吞 CvME 1内吞机制 2 胞饮 RuthDuncan etal Mol Pharmaceutics2012 9 2380 2402 Herve Hillaireau PatrickCouvreur Cell Mol LifeSci 2009 66 2873 2896 10 纳米药物传递的影响研究仍处于很初级的阶段 其他内吞方式 1内吞机制 2 胞饮 非网格蛋白 小窝蛋白依赖内吞方式 脂筏结构蛋白依赖的内吞 与小窝介导内吞机理类似 40 50nm Clathrin independentcarrier GPI AP enrichedearlyendosomalcompartment Interleukin2receptorbpathway orRhoA dependentuptake RuthDuncan etal Mol Pharmaceutics2012 9 2380 2402 Tore GeirIversen etal NanoToday 2011 6 176 185 11 肌动蛋白 微管蛋白 二纳米药物入胞 2内吞机制定量 M Koivusalo C Welch etal J CellBiol 2010 188 547 563 L Pelkmans D Puntener etal Science 2002 296 535 539 H Y Nametal JournalofControlledRelease135 2009 259 267 判断纳米药物入胞的途径 胞吞抑制剂 内吞机制非独立 内吞转运有关的分子 包被蛋白 衔接子 分离蛋白 RabGTP酶 60多种 内吞转运依赖的细胞骨架 抑制剂非专一性 继续努力 12 二纳米药物入胞 细胞方面 极性细胞 基底端与顶端胞吞机制不同 细胞种类 影响最大细胞状态 密度 细胞周期 代谢及胞外基质的变化 3内吞过程影响因素 内吞相关物质种类繁多 信号转导通路复杂 ZaunerW FarrowNA HainesAMR JControlRelease 2001 71 39 51 不同细胞 不同状态对不同粒径纳米粒胞吞结果 13 形状 研究处于初级阶段 影响因素较多且难以区分 尺寸与形状 聚苯乙烯颗粒 胞饮200nm吞噬 巨胞饮 StephanieE A Gratton etal BioconjugateChem 2010 21 797 802 3内吞过程影响因素 纳米载体方面 14 载体表面性质 与负电性细胞膜作用 荷正电粒子更易与细胞膜吸附并完成内吞电位10 25mV 但并不绝对 Harush FrenkelO DebottonN BiochemBiophysResCommun 2007 353 26 32 ZhangLW Monteiro RiviereNA ToxicologicalSciences 2009 110 138 155 E Garcia Garciaetal CMLS Cell Mol LifeSci 2005 62 1400 1408 表面修饰PEG 增强胞吞 受体作用 提高血液循环时间 3内吞过程影响因素 表面电荷 亲疏水性 靶向配基 HeeDongHan etal ClinCancerRes 2010 16 3910 3922 小分子 叶酸 蛋白 Tr CPP RGD 靶向 配体密度不可控 肿瘤细胞异质性受体内化率低 受体表达下调 临床效果有限 15 3内吞过程影响因素 纳米药物主动靶向 I K Kwonetal JournalofControlledRelease 2012 164 108 114 D B Kirpotin etal CancerRes 2006 66 6732 6740 Cetuximab trastuzumab EC0489 EC0145疗效改善源于EPR效应的被动靶向或局部给药 体外 药物 细胞无障碍药物高浓度细胞受体表达稳定 体内 RES系统靶向 17 达到肝脏其他部位靶向 药物累积 0 01 HPMAcopolymer doxorubicin galactose唾液酸糖蛋白受体 16 M deSmet etal J Control Release 2011 150102 110 I K Kwonetal JournalofControlledRelease 2012 164 108 114 RES 脾 肝 肺 捕获无动力 自由扩散血液中药物释放 主动靶向 平面细胞与体内细胞受体表达差异 时间 密度受体饱和与循环时间差异 细胞外基质等细胞外环境变化 3内吞过程影响因素 纳米药物主动靶向 血液循环 PEG修饰 长循环 24h仅剩10 靶向修饰脂质体血液药物释放 细胞层紧密程度对药物扩散的影响 17 三纳米药物胞内转运 转运过程由入胞方决定 胞吞物或经转运过程重新排出胞外 或进入溶酶体消化降解 1纳米药物胞内转运路径 Tore GeirIversen etal NanoToday 2011 6 176 185 P Gonnordetal SeminarsinCell DevelopmentalBiology 2012 23 154 164 18 细胞器 特征 Marker 2参与转运的主要细胞器 三纳米药物胞内转运 RuthDuncan etal Mol Pharmaceutics2012 9 2380 2402 19 P Gonnordetal SeminarsinCell DevelopmentalBiology 2012 23 154 164 三纳米药物胞内转运 3转运过程监测方法 Q O Garred etal Traf c2 2001 2 26 36 SternST etal Tox Sci 2008 106 140 152 透射电镜 细胞器Marker荧光标记 形态学判断 细胞器位置及形态细胞间差异较大样品处理对形态的影响 分辨率限制 高分辨荧光成像技术内化标记物动态移动细胞器Marker非专一性 目标荧光与细胞器荧光融合 专一高效Marker验证 Au溶菌酶 QD猪肾细胞 20 三纳米药物胞内转运 4转运过程的调控 了解纳米药物转运机制 寻求实现最佳药效的的转运方式 内吞决定转运的例外 病原体 分支杆菌 沙门氏菌等 扰乱转运 避免进入LYS降解降低免疫识别的可能性 内皮生长因子受体 EGFR 复合物泛素化 海参毒素 蓖麻毒素多途径内吞 转运过程相同 泛素化标记 降解通路去泛素化标记 循环通路 极性细胞入胞方式相同 转运路径不同 阐明转运过程变化机制 有助于纳米药物胞内定向传递 Sandvig K etal FEBSLett 2010 584 2626 2634 21 分子量 1000Da需通过内吞细胞穿透肽 4转运过程的调控 纳米药物胞内定向传递 pH响应载体 溶酶体酶降解载体 亲溶酶体传递 细胞质传递 亲内体传递 转胞吞作用 pH6 5响应溶酶体融合前释放或阻断转运 极性细胞单向转运 穿透血脑屏障等生理屏障 RuthDuncan etal Mol Pharmaceutics2012 9 2380 2402 22 非生物降解性材料富集 PVP PEG 产生空泡状态带电 生物响应聚合物或脂质体 可能引发溶酶体酶外泄量子点 稀土氧化物 富勒烯都被证明可导致细胞自噬铁氧化物材料外排机理研究最多 三纳米药物胞内转运 5纳米药物外排 膜转运过程连续统一 胞吞与外排紧密相连 胞内滞留时间影响药效 纳米药物本身对细胞正常代谢产生影响 外排速率与尺寸及降解性相关外排效率低于同条件内吞效率 QD猪肾细胞 J A Fitzpatrick etal NanoLett 2009 9 2736 2741 I