卡莫司汀缓释植入剂对S180肉瘤的抑制作用

卡莫司汀缓释植入剂对S180肉瘤的抑制作用 卡莫司汀缓释植入剂对S180肉瘤的抑制作 用 第33卷第2期 2007年4月 曲阜师范大学 ]ournalofQu{uNormal Vo1.33NO.2 April2007 卡莫司汀缓释植入剂对$180肉瘤的抑制作用 张婕??, 苏红清?, 宋加金?, 刘恩祥?, 张红军?, 赵云峰?, 俞建江?, 孔庆忠?? (?山东大学生命科学学院;?山东蓝金生物工程有限公司,250100,山东省济南市; ?曲阜师范大学科研处;?曲阜师范大学生命科学学院,273165,山东省曲阜市) 摘要:以PLGA为载体的卡莫司汀缓释植入剂能有效抑制小鼠S180肿瘤的生长.含15%和25%卡莫 司汀的缓释植入剂对肿瘤的抑制率分别为99%和98%(P<0.05).观察2个月发现,对照组小鼠平均存活 时间为3O.4天,15卡莫司汀组小鼠平均存活52.7天(P<O.05),25卡莫司汀组小鼠平均存活2O天,瘤 内注射组小鼠平均存活1O天. 关键词:卡莫司汀;缓释植入剂;S180;肿瘤抑制;载体;聚乳酸 中图分类号:R730.54文献标识码:A文章编号:1001—5337(2007)02—0106—04 治疗肿瘤的方法中,全身化疗对实体肿瘤的选 择性不高.在杀伤肿瘤细胞的同时,对其它正常组 织和细胞常常造成损害.由于肿瘤的化疗效果取决 于药物在肿瘤局部的有效浓度和作用时间,所以药 物局部缓慢释放已经成为较为理想的选择. 作为一种新型药物制剂,缓释植入剂是以其全 新的给药途径(病灶部位靶向介入(注射,植入),科 学的释药方式(长时间局部高浓度缓慢释放)取得其 它全身给药制剂无可比拟的治疗效果,并能将药物 的毒副作用降到其它全身给药制剂所达不到的最低 水平.缓释植入剂以生物相容性好,可生物降解的 新型高分子材料为药物载体,将药物高浓度包封或 嵌构而形成靶向给药制剂,局部放置能将有效成分 在病灶局部缓慢释放.这一释药方式极大地提高了 药物在病灶部位的浓度和作用时间,使药物在局部 以高浓度长期发挥药效的同时,明显减少与正常组 织的接触.在临床应用上将显示出其突出的优势:治 疗效果好,毒副作用小,减轻重复用药带来的不便, 最终达到治愈疾病或延长生存期,提高患者生存质 量的目的_1].由于本新型制剂一次给药长期发挥作 用,因而治疗成本低,可大幅度减轻患者的经济负 担,延长病人生存期,提高病人生活质量[1.. 缓释植入剂以生物相容性的物质为载体,此类 物质多为生物可降解吸收的高分子聚合物,如脂肪 族聚酯,聚氰基丙烯酸酯,聚原酸酯和聚氨基酸等. 其中以聚乳酸(PLA)和乳酸一羟基乙酸共聚物 (PIGA)等a一聚酯类已被美国FDA批准用作缓 释药物载体和人体植入装置?. 卡莫司汀(BCNU)是常规化疗药物之一,由于 该药血脑屏障通透性高,I临床上主要用于脑肿瘤治 疗.该药在体内分解为两种活性成分,一种具有氨 甲酰化活性;一种为烷化剂,造成DNA上鸟嘌呤第 6位氧原子烷基化,导致DNA链间交联,影响DNA 复制,杀伤肿瘤细胞.BCNU同时具有较多的结合 位点,在局部给药达到较高浓度时容易发挥作用.由 于BCNU静脉给药血浆半衰期短,全身给药很难于 肿瘤局部实现高浓度,提高剂量又会引起一系列严 重的并发症.美国Guilford公司研制的以聚苯丙生 为载体的卡莫司汀缓释植入剂Gliadel已被美国 FDA批准用于脑胶质瘤的辅助治疗,临床应用明 该药能有效延长脑肿瘤患者的生存时间?. 考虑到聚苯丙生体内降解较快,释药周期较短, 本文用PLGA为缓释辅料,以S180为实验对象,观 察卡莫司汀一PLGA缓释植入剂对颅外肿瘤的抑制 作用,以期为卡莫司汀治疗其它实体肿瘤提供参考. 1材料与方法 1.1材料 *收稿日期:2006一ll一27 作者简介:张婕,女,1975一,硕士生,实验师;主要研究方向:细胞生物学 第2期张婕,等:卡莫司汀缓释植入剂对$180肉瘤的抑制作用107 (1)$180肉瘤细胞从山东省医学科学院引 进,本实验室冻存,复苏,腹腔接种于18—22g雄性 昆明小鼠作为瘤源鼠,从瘤源鼠腹腔抽取细胞液用 作$180接种细胞. (2)实验动物昆明种小鼠,18—22g,雄性,从 山东鲁抗医药集团有限公司引进,动物合格证号为: 鲁动质字D20020921号. (3)卡莫司汀缓释植入剂以PLGA为载体的 卡莫司汀缓释植入剂由山东蓝金生物工程有限公司 研制,规格:3×3mm棒状,25mg,载药量159,6, 25%(w/w). 1.2方法 1.2.1S180荷瘤鼠的制备:从瘤源鼠腹腔抽取细 胞原液,细胞计数,用生理盐水稀释到3×10个/ mL,每只小鼠右腋窝下注射0.2mL(600万个细 胞/只). 1.2.2$180荷瘤鼠的分组:小鼠注射肿瘤细胞的 第4天进行剪毛随机分组编号,共分为4组.(1)不 治疗组;(2)卡莫司汀缓释植入剂15(BC— NU150,4)组;(3)卡莫司汀缓释植入剂250,4(BC— NU250,4)组;(4)瘤体内注射组,分两次注射,第一 次注射时间同(2)组和(3)组,隔三天再注射一次,注 射总量与BCNU15%组中的卡莫司汀含量相当.每 组10至11只.测瘤体的长径,短径和高度,计算瘤 体积.在小鼠瘤周1cm处剪一小口,用特制穿刺针 从剪El处把卡莫司汀缓释植入剂植入瘤体内,然后 把切口缝合并消毒.以后每三天测瘤体积一次,并测 小鼠体重. 1.2.3计算公式:V-:(A×B×C)7c/6,V为肿瘤体 积:A为长径,B为短径,C为高度. 2实验结果 2.1对小鼠$180肉瘤的抑制作用 植入药物的第4天,BCNU15组和BCNU 25组与不治疗组相比,均具有显着的抑瘤作用,肿 瘤抑制率分别为999/6和98(<0.05).第11天 时,不治疗组肿瘤体积为2.479cm.,BCNU159/6组 和BCNU25组仅为0.0137cm.和0.0294cm., 几乎摸不到瘤体.第15天至第60天的时间里,BC— NU159,6组和BCNU259,6组荷瘤鼠的瘤体消失,且 没有肿瘤复发.瘤内注射组抑瘤效果与非治疗组相 比也达到显着性差异(<0.05). 2.2荷瘤鼠的生存 在2个月的观察期内,不治疗组的小鼠在30天 内死亡509,6,第51天时全部死亡,平均存活30.4 天,l5%BCNU组小鼠平均存活52.7天.15BC— NU组有709,5的小鼠存活到60天,平均存活52.7 天.259,5BCNU组在第18天时有829,6的动物存 活,28天时全部死亡.瘤内注射组第8天时仅有 369,6的动物存活,第18天时全部死掉. 图1BCNU缓释植入剂对$180的抑制作用 l20 l00 80 替60 忆 40 20 () 6O一' 1 50 j ,, 4o so一 2O' lo. 020406080 时间(天) 图2S180小鼠存活时间 0'一翟…=…一一,i一' 叫??o0 时问(天) 图3S180小鼠体重变化 2.3荷瘤鼠的体重 不治疗组小鼠由于肿瘤的迅速生长,体重增长 很快;15BCNU组小鼠一个月内体重变化不大, 1O8曲阜师范大学(自然科学版)2007血 一 个月后体重开始增长,但增长幅度小于不治疗组, 接近正常小鼠的体重增长曲线.259/5BCNU组小鼠 治疗后体重下降明显.瘤内注射组小鼠体重下降迅 速,下降程度超过25BCNU组. 3讨论 卡莫司汀对脑肿瘤的抑制作用明显,然而全身 应用毒副作用较大.将卡莫司汀它制成植入缓释剂 不仅可以更好的发挥其肿瘤抑制作用,而且可以减 小其毒副作用.美国Guilford公司研制了以聚苯丙 生为载体的卡莫司汀缓释植入剂Gliadel,脑瘤手术 时植入,对脑瘤有较好的效果L6?. PLGA也是生物相容性,体内可降解的缓释生 物材料.与聚苯丙生相比,PLGA的稳定性更好,力 学性能更好,安全性更高,生物降解性好.PLGA稳 定性好L8.,且已被美国FDA批准可用于缓释药物 载体和其他人体植入的装置L4?.本试验中以PLGA 为缓释载体制作的卡莫司汀缓释植入剂在体内外释 放稳定,释放特性符合实验的要求,释放周期约 为一个月(数据待发表). 我们使用蓝金公司研制的以PLGA为载体的 卡莫司汀缓释植入剂,对脑瘤以外的$180肿瘤进行 了研究,以检验其治疗效果.结果表明BCNU15, BCNU25组和瘤内注射组均能很好的抑制$180 荷瘤小鼠肿瘤生长(<0.05).BCNU159/6组能有 效的延长小鼠的生存时间. 临床上卡莫司汀一个疗程的全身给药量是 300-600mg/人,即5-10mg/kg,折合每只小鼠用量 为0.125—0.25mg.BCNU159/6组卡莫司汀缓释植 入剂含卡莫司汀量是3.75mg.卡莫司汀缓释植入 剂所含的3.75mg的卡莫司汀几乎全部集中在植 入部位,到达全身的药量非常少,所以小鼠全身几乎 没有显出毒副作用,一个月后小鼠能正常生长且生 长良好,在6O天的观察期内,有7O9/6的小鼠存活. BCNU259/6组含卡莫司汀6.25mg,虽然显示出了 很好的肿瘤抑制作用,但由于所含药物量太大,全身 毒性过大,导致小鼠而死.与BCNU159/6含量相同 的瘤内注射组尽管分两次给药,但仍然显出了极大 的毒副作用,比大剂量的卡莫司汀缓释植入剂25 组的毒副作用明显增强. 本试验结果表明,以PLGA为载体的卡莫司汀 缓释植入剂能显着降低BCNU的毒副作用,提高疗 效,抑制S180肿瘤生长,延长小鼠的生存时间.主要 是因为卡莫司汀缓释植入剂在小鼠体内有较理想的 缓释速度与缓释时间(结果待发表).因此,卡莫司 汀缓释植入剂不仅可以达到好的治疗效果,还可以 使除局部用药部位外的其它组织与器官不受伤害. 选用适当的高分子载体,合适的药物和载药量可有 效调节药物释放速度与释放时间,可使常用抗癌药 物发挥更好的效果. . 总之,本文的试验数据表明,以PLGA为载体 的卡莫司汀缓释植入剂毒副作用显着小于注射剂, 疗效显着提高;通过实验数据和文献比较,卡莫司汀 一 PIGA缓释植入剂疗效优于卡莫司汀一聚苯丙生 缓释植入剂,PLGA是作为卡莫司汀缓释载体的一 种较佳的选择;本文数据不仅为卡莫司汀一PLGA 缓释植入剂临床应用提供了参考,同时验证了卡莫 司汀缓释植入剂应用于脑外肿瘤治疗的可能性. 本研究由山东蓝金生物工程有限公司和曲阜师 范大学博士启动基金(2OO5)资助. 参考文献: [1]BremH,MahaleyMSJ,VickNA,eta1.Interstitial chemotherapywithdrugpolymerimplantsforthetreat— mentofrecurrentgliomas[J].JNeurosurg,1991,74 (3):441-446. [2]陈忠平.多聚体缓释系统局部给药治疗脑胶质瘤[J]. 癌症,2000,4(19):387—389. [3]AnnieDoiron,DonaldTTYapp,MarinaOlivares,eta1. TumorRadiosensitizationbySustainedIntratumoralRe— leaseofBromodeoxyuridine[J].CancerResearch,1999, 59:3677-3681. 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(?CollegeofLifeScience,ShandongUniversity; ?DepartmentofSciencetificResearch;?CollegeofLifeScience, ?LanjinBioPharmLTD,250100,Jinan; QufuNormalUniversity,273165,Qufu,Shandong,PRC) Abstract:ThegrowthofS180sarcomainmouseissignificantinhibitedbyBCNU-PLGAimp lants.In- tralesionalimplantationofBCNUat15%and25%byweightinpolymerresultinatumorgrow thinhibi— tionof99and98(户 <0.05),respectively.Comparedtocontrolgroup(30.4days),BCNUat15 significantlyextendthemeansurvivaltimeto52.7days,observeintwomonths.BCNUat25a dminis— tereintralesionallyinpolymerorininjectionsignificantlyinhibitedtumorgrowth,whichisde bilitatedby systemictoxicitiesandseenwithBCNUineitherformulations. Keywords:carmustine;sustained— releaseimplants;S180;tumorinhibition;polymer:PLGA