YC-1和PX-12包封的niosomes高效靶向HIF-1α:在结肠癌治疗中的潜在应用

Efficient targeting of HIF-1α mediated by YC-1 and PX-12 encapsulated niosomes: potential application in colon cancer therapy.

作者信息Azar Bakand, Sevil Vaghefi Moghaddam, Maryam Naseroleslami, Helder André, Neda Mousavi-Niri, Effat Alizadeh
PMID37749603
发布时间2023-09-25
DOI10.1186/s13036-023-00375-3

实验完整度

研究包含纳米制剂制备与表征、体外细胞实验、基因和蛋白表达检测等功能验证,但缺乏动物体内实验和患者样本,证据层级有限。

主要模型

HT-29结肠癌细胞系 HFF人包皮成纤维细胞系(正常对照) 双载YC-1和PX-12的niosomes纳米载体

重点核对

NIO/PX-YC的平均粒径为185 nm,PDI为0.179,zeta电位为-7.10 mV PX-12和YC-1的包封率分别为91.24%和78.36% HT-29细胞处理浓度采用IC50,如72小时NIO/PX-YC的IC50为16.32 µg/ml 缺氧条件为1% O2、5% CO2、94% N2,处理24小时

摘要

许多分子生物因子已被证明与结直肠癌(CRC)的发病机制和不良预后有关。其中,缺氧诱导因子(HIF-1α)经常被报道过度表达,其靶向治疗可以限制和控制CRC的多种基本特征。Niosomes是创新的药物递送载体,具有同时包载亲水性和疏水性药物的能力。此外,它们可以增强局部蓄积,同时减少药物的剂量和副作用。YC-1和PX-12是HIF-1α的两种抑制剂。本工作的目的是合成双载YC-1和PX-12的niosomes,以高效靶向CRC HT-29细胞中的HIF-1α。采用薄膜水化法制备niosomes,并通过Box-Behnken设计中的中心组合方法(CCD)优化YC-1和PX-12的niosomal制剂(NIO/PX-YC),优化指标包括粒径、多分散指数(PDI)和包封率(EE)。此外,通过DLS、FESEM、TEM显微镜以及FTIR光谱对其进行表征。此外,还评估了包封效率、体外药物释放动力学和稳定性。用NIO/PX-YC处理HT-29细胞后,进行了细胞毒性、凋亡和细胞周期研究。研究了NIO/PX-YC处理后HIF-1α在mRNA和蛋白水平的表达。制备的NIO/PX-YC平均粒径为185 nm,zeta电位约为-7.10 mv,呈球形形态。此外,PX-12和YC-1的包封率分别约为78%和91%,并具有持续可控的释放。与游离PX-YC相比,NIO/PX-YC对细胞存活率、细胞凋亡以及HIF-1α基因/蛋白表达的影响更大(p<0.05)。总之,niosomes同时负载YC-1和PX-12增强了药物对HIF-1α的抑制作用,从而增强了其抗癌作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
研究旨在探究同时包载YC-1(疏水性)和PX-12(亲水性)的niosomes能否高效靶向并抑制结直肠癌HT-29细胞中的HIF-1α,从而增强抗癌效果。
核心机制
NIO/PX-YC通过抑制HIF-1α的mRNA和蛋白表达,进而抑制HIF介导的血管生成和代谢相关基因,导致细胞周期阻滞和凋亡增加。
主要证据
在HT-29细胞中,NIO/PX-YC比游离药物更显著地降低细胞存活率、诱导凋亡(48小时凋亡率从28.5%升至37.9%)、阻断细胞周期并降低HIF-1α mRNA和蛋白水平(Western blot和qRT-PCR验证)。
研究意义
研究表明,NIO/PX-YC可作为一种稳定、可控且有效的HIF-1α抑制策略,为结直肠癌的靶向治疗提供潜在应用价值。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

niosomes制备与优化

制备并优化双载YC-1和PX-12的niosomes,以获得理想的粒径、PDI和包封率。

采用薄膜水化法制备niosomes,利用Box-Behnken设计优化脂质含量(A)和表面活性剂/胆固醇摩尔比(B)。

2

niosomes理化性质表征

表征优化后的niosomes的粒径、分布、形态和化学组成。

通过DLS检测粒径、PDI和zeta电位;FESEM和TEM观察形态;FTIR分析化学组成。

3

包封效率与体外释放研究

评估药物在niosomes中的包封效率及在不同pH条件下的释放行为。

采用超滤法测定包封率;使用透析袋法在pH 7.4和5.4条件下进行体外释放实验,并拟合释放动力学模型。

4

稳定性研究

评估NIO/PX-YC在不同储存条件下的物理稳定性。

将NIO/PX-YC分别在4°C和25°C储存60天,测定粒径、PDI和包封率的变化。

5

体外细胞毒性评估

评估NIO/PX-YC对HT-29结肠癌细胞和HFF正常细胞的毒性。

用不同浓度的游离药物、药物组合和NIO/PX-YC处理HT-29和HFF细胞,MTT法检测细胞活力。

6

细胞凋亡和细胞周期分析

评估NIO/PX-YC诱导细胞凋亡和影响细胞周期分布的能力。

用Annexin V-FITC/PI双染和流式细胞术检测凋亡;用PI染色和流式细胞术分析细胞周期。

7

HIF-1α基因和蛋白表达分析

评估NIO/PX-YC对HIF-1α mRNA和蛋白水平的抑制作用。

用qRT-PCR检测HIF-1α mRNA表达;用Western blot检测HIF-1α蛋白水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
氯仿Merck--
甲醇Merck--
司盘60Merck--
吐温60Merck--
胆固醇Merck--
二甲基亚砜Merck--
Amicon®超滤离心管Merck30 KDa MWCO
磷酸盐缓冲液片剂Bio Basic--
PX-12Sigma AldrichPubChem CID: 219104
YC-1Sigma AldrichPubChem CID: 5712
透析膜Sigma AldrichMWCO 12 KDa
DMEM培养基Biosera--
胰蛋白酶-EDTABiosera--
青霉素-链霉素Biosera--
胎牛血清Gibco--
MTTAtocel--
ApoFlowEx FITC试剂盒(Annexin V/PI)EXBIO--
FACScalibur流式细胞仪BD Biosciences--
SYBR Green预混液Ampliqon--
旋转蒸发仪Heidolph Instruments--
超声处理器Hielscher UP50H--
Zetasizer Nano S90Malvern Panalytical--
FESEM显微镜ShimadzuSSX-500
TEM显微镜ZeissEM900
FTIR光谱仪Spectrum Two, USA--
紫外可见分光光度计ShimadzuUV-1700 PharmaSpec
酶标仪Thermo Electron CorporationMultiskan MK3
NanodropThermo Scientific--
Revert Aid第一链cDNA合成试剂盒Fermentas--
Bioneer实时荧光定量PCR仪Bioneer--
抗HIF-1α抗体Santa Cruz Biotechnology--
抗β-actin抗体Santa Cruz Biotechnology--
二抗Santa Cruz Biotechnology鼠抗兔IgG-HRP, 1:10000
ECL化学发光试剂Elabscience--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
niosomes制备与优化
脂质含量、表面活性剂与胆固醇摩尔比、超声时间
阅读提示:Methods: Optimization of noisome formulation; Preparation of niosomal formulations
理化表征
粒径、PDI、zeta电位、形态
阅读提示:Results: Size distribution, PDI and zeta potential; Morphological studies
药物释放
pH条件(5.4和7.4)、温度、转速、时间点
阅读提示:Methods: In vitro drug release study
细胞毒性实验
细胞系、细胞密度、处理浓度、处理时间
阅读提示:Methods: MTT assay
凋亡与细胞周期
IC50浓度、处理时间、染色方法
阅读提示:Methods: Apoptosis assay; Cell cycle analysis
基因和蛋白表达分析
HIF-1α和β-actin引物序列、缺氧条件、抗体信息
阅读提示:Methods: Gene expression analysis by qRT-PCR; Western blot analysis