基于环糊精的阳离子聚合物递送曲美替尼与司美替尼在胶质母细胞瘤治疗中的应用研究

《ChemMedChem》：Positively Charged Polymers Based on Cyclodextrins for Trametinib and Selumetinib Delivery in Glioblastoma Cancer

本文研究了一种基于β-环糊精（CyD）的阳离子聚合物纳米递送系统，用于改善两种MEK抑制剂（曲美替尼和司美替尼）在胶质母细胞瘤（GB）治疗中的溶解性、细胞摄取及抗肿瘤效果。该系统通过增强药物对MAPK/ERK信号通路的抑制，显著降低了肿瘤细胞活力，为克服血脑屏障穿透难题和剂量限制性毒性提供了新策略。

引言

胶质母细胞瘤（GB）是最常见且侵袭性最强的恶性脑肿瘤，即便采用手术、放疗联合替莫唑胺（TMZ）的标准治疗方案，患者中位生存期仍仅为12–15个月。TMZ通过诱导肿瘤细胞DNA甲基化发挥细胞毒性作用，但其疗效常因耐药机制（如O⁶-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶（MGMT）高表达、错配修复系统缺陷等）而受限。为突破这些局限，靶向丝裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节激酶（MAPK/ERK）信号通路的MEK抑制剂（如曲美替尼和司美替尼）成为探索方向。然而，这两种药物面临血脑屏障穿透不足和剂量限制性毒性的挑战。

纳米颗粒，尤其是带正电荷的系统，凭借其与带负电的细胞膜间的强相互作用，能增强细胞摄取和治疗效果。环糊精（CyD）基聚合物因其低毒性和能与药物形成包合物的能力，成为极具前景的纳米载体。本研究重点探讨两种阳离子CyD聚合物——线性多电荷聚合物PGACyDGBA和交联聚合物QABCyDPS——作为曲美替尼与司美替尼纳米载体的潜力。

合成与表征

线性多电荷聚合物PGACyDGBA通过聚谷氨酸（PGA）骨架与经胍丁酸（GBA）预功能化的βCyD-NH₂缩合反应合成，反应以水为溶剂，4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉氯化物（DMTMM）为活化剂，条件绿色高效。¹H NMR分析表明，平均每个PGA链上连接约7个CyD单元，每个CyD单元上修饰约5个GBA基团。MALDI-TOF质谱显示其分子量分布在6,000至24,000 Da之间。

动态光散射（DLS）测定显示，在磷酸缓冲液（pH 7.4）中，PGACyDGBA的流体动力学直径约为23±2 nm，Zeta电位为+41±5 mV；在0.5 M NaCl溶液中，尺寸缩小至7±2 nm，这可能是由于高盐浓度屏蔽了正电荷间的静电斥力。相比之下，商品化的交联聚合物QABCyDPS尺寸较大（49±3 nm），Zeta电位为+44±3 mV，其结构受离子强度影响较小。

溶解度实验

曲美替尼和司美替尼水溶性极差（分别<10^?6M和≈1.28×10^?5M）。采用QABCyDPS进行的相溶解度研究表明，司美替尼的溶解度随聚合物浓度增加呈线性增长（A型相图），溶解度提升约20倍，提示形成了1:1化学计量比的包合物。曲美替尼则呈现A_N型曲线，溶解度提升约5倍，表明可能形成了不同化学计量比的复合物。圆二色（CD）光谱进一步证实了司美替尼与QABCyDPS空腔的相互作用，在346、291和253 nm处出现了诱导CD信号，而曲美替尼未见类似信号。

细胞活力分析

在U87MG和U251两种GB细胞系中评估了药物单独使用及与聚合物联用48小时后的细胞活力（MTT法）。

• •
  曲美替尼：单独使用时，使U251和U87MG细胞活力分别降低22%和10%。与PGACyDGBA联用后，抑制效果增强，细胞活力分别进一步降低至59%（U251）和50%（U87MG）。而与QABCyDPS联用效果最为显著，使U251和U87MG细胞活力分别大幅降低77%和75%。
• •
  司美替尼：单独使用时，使U251和U87MG细胞活力分别降低41%和25%。与PGACyDGBA联用后，对U251细胞的抑制增强至75%，对U87MG细胞抑制增强至50%。然而，与QABCyDPS联用对U251细胞效果不显著，对U87MG细胞反而使活力增加33%（相较于未处理对照）。

结果表明，两种MEK抑制剂与CyD聚合物（尤其是QABCyDPS与曲美替尼的组合）联用，能显著增强其对GB细胞的抗增殖作用。

ERK磷酸化分析

通过Western blot检测了U251细胞（该细胞系在无血清条件下仍显示ERK组成性磷酸化）中ERK的磷酸化水平。用1 μM曲美替尼或司美替尼单独处理，均能显著降低磷酸化ERK（p-ERK）水平。当两种MEK抑制剂分别与PGACyDGBA或QABCyDPS联用时，p-ERK水平出现进一步显著下降，表明两种聚合物均能增强MEK抑制剂对MAPK/ERK信号通路的抑制作用。

结论

本研究成功合成了基于βCyD的线性多电荷聚合物PGACyDGBA，并将其与商品化交联聚合物QABCyDPS一同作为纳米载体，用于递送MEK抑制剂曲美替尼和司美替尼。这两种阳离子CyD聚合物，特别是QABCyDPS，能有效提高难溶性药物的溶解度，并显著增强它们在GB细胞系中的抗肿瘤活性。其作用机制可能包括：通过正电荷促进细胞膜相互作用与摄取、改善药物在细胞内的积累、以及通过调节膜微域（如脂筏）来增强药物对MEK/ERK信号复合物的可及性。与MEK抑制剂联用能更有效地抑制ERK磷酸化，降低肿瘤细胞活力，其中QABCyDPS与曲美替尼的组合显示出最强的协同效应。

这些发现为开发更高效、靶向性更强的GB治疗递送系统提供了实验依据，有望通过载体优化实现更低剂量下的治疗效果，从而减少全身毒性，推动GB个性化联合疗法的发展。