Versterkte synergie van lovastatine en doxorubiccine afgeleverd via pullulan-nanodeeltjes tegen triplenegatieve borstkanker

Samenvatting

Triplenegatieve borstkanker (TNBC) blijft zeer resistent tegen conventionele therapie. We hebben een amfifiel pullulan-lovastatine-conjugaat (PLV) ontwikkeld en geladen met doxorubiccine (DXR) om PLV/DXR-nanodeeltjes (NPs) te produceren. Het PLV-conjugaat werd bereid bij drie pullulan:LV-verhoudingen, waarbij de 1:2-verhouding de hoogste substitutiegraad (7,87 %) en de kleinste deeltjesgrootte (≈180 nm) opleverde. PLV/DXR NPs vertoonden een sustained, pH-gevoelig vrijgaveprofiel (97,9 % DXR vrijgegeven na 72 uur bij pH 5,4 vs. 76,2 % bij pH 7,4) en een encapsulatie-efficiëntie van 21 %. In vitro remden PLV/DXR NPs de proliferatie van de TNBC-cellijnen MDA-M-B-231 merkbaar (IC₅₀ 0,60 µM) terwijl de niet-TNBC-cellijnen MDA-M-B-453 werden gespaard (IC₅₀ 11,05 µM). FITC-gemerkte NPs toonden tijdsafhankelijke opname, met MDA-M-B-231 cellen die meer deeltjes internaliseerden dan MDA-M-B-453 cellen. Vrije geneesmiddelstudies onthulden een sterke synergistische interactie tussen LV en DXR, wat de benodigde dosis van elk agent met tot 40-voudig verlaagde. Deze resultaten ondersteunen PLV/DXR NPs als een veelbelovend platform voor TNBC-therapie.

Inleiding

TNBC mist ER, PR en HER2, wat gerichte opties beperkt en slechte uitkomsten drijft. Nanodeeltjes kunnen de verhoogde permeabiliteit en retentie (EPR) effect benutten om therapeutica selectief aan solide tumoren af te leveren. Lovastatine (LV), een lipofiele statine, heeft selectieve cytotoxiciteit tegen TNBC-cellen getoond door kankerstamcellen te targeten en de efflux-transporter P-glycoproteïne te remmen, wat chemotherapeutica zoals DXR potentialeert. Echter, de slechte wateroplosbaarheid van LV en de farmacokinetische mismatch van co-geadministreerde geneesmiddelen belemmeren synergistische therapie. Het encapsuleren van LV en DXR in een enkele, biocompatibele nanodrager lost deze beperkingen op.

Materialen en methoden

Pullulan (200 kDa) en LV werden geconjugeerd via succinzuuranhydride-activatie, wat PLV-conjugaten opleverde met pullulan:LV molaire verhoudingen van 1:2, 1:3 en 1:4. FTIR en ¹H NMR bevestigden succesvolle esterificatie; het 1:2-conjugaat had een substitutiegraad (DS) van 7,87 %. PLV self-assembleerde tot micellen (≈180 nm) in aqueuze buffer; DXR werd geïncorporeerd door oplosmiddeluitwisseling, wat PLV/DXR NPs (≈226 nm) produceerde. Geneesmiddellading en encapsulatie-efficiëntie werden gekwantificeerd door UV-vis spectroscopie. In vitro vrijgave werd gemeten in PBS (pH 7,4 en 5,4) bij 37 °C via dialyse. MDA-M-B-231 en MDA-M-B-453 cellen werden gekweekt in DMEM + 10 % FBS. Cytotoxiciteit werd beoordeeld met CellTiter-Blue na 48 uur blootstelling; synergisme werd geëvalueerd met isobologramanalyse. Cellulaire opname van FITC-gemerkte NPs werd gevisualiseerd door fluorescentiemicroscopie.

Resultaten

Geneesmiddelcombinatie synergie

Vrij LV en DXR vertoonden dosis-afhankelijke remming van MDA-M-B-231 cellen. Toenemende DXR-concentratie verlaagde LV's IC₅₀ van 10,92 µM naar 0,28 µM (39-voudig), en vice versa. Isobologramanalyse identificeerde drie synergistische verhoudingen (DXR/LV = 0,025/7,09, 0,3033/3,0, 0,625/0,28 µM). Geen significante LV-activiteit werd waargenomen in MDA-M-B-453 cellen, wat de TNBC-specificiteit benadrukt.

PLV-conjugaat-karakterisatie

FTIR toonde nieuwe ester-carbonylpieken bij 1725 cm⁻¹; ¹H NMR onthulde LV-methyleensignalen (0,5–2,7 ppm). Dynamische lichtverstrooiing (DLS) en TEM bevestigden monodisperse, sferische deeltjes; het 1:2-conjugaat (PLV (1/2)) werd gekozen voor verder werk vanwege de hoogste DS en kleinste grootte.

PLV/DXR-nanodeeltjesprofiel

Encapsulatie-efficiëntie 20,9 %, laadcapaciteit 1,93 %. FITC-lading verhoogde de deeltjesgrootte tot 254 nm en zetapotentieel tot -15 mV. Vrijgavestudies toonden een snelle burst (≈30 % in 8 uur) gevolgd door sustained vrijgave; pH 5,4 versnelde cumulatieve vrijgave tot 97,9 % na 72 uur versus 76,2 % bij pH 7,4.

Cellulaire opname

Fluorescentiemicroscopie onthulde een tijdsafhankelijke toename in NP-internalisatie; MDA-M-B-231 cellen accumulateerden meer FITC dan MDA-M-B-453 cellen (statistisch significant op 1 uur).

Cytotoxiciteit van PLV/DXR NPs

PLV/DXR NPs produceerden lagere IC₅₀ waarden dan vrij DXR in MDA-M-B-231 cellen (0,60 µM vs. 0,86 µM), terwijl de effectiviteit in MDA-M-B-453 cellen laag bleef, wat het gedrag van vrije geneesmiddelen weerspiegelt.

Discussie

PLV/DXR NPs combineren de antikankerpotentie van LV met de cytotoxiciteit van DXR, leverend beide agenten op een tumor-getargete, pH-gevoelige manier. De verbeterde opname en selectieve cytotoxiciteit in TNBC-cellen bevestigen de therapeutische belofte van het platform. Hoewel de huidige studie beperkt is tot in vitro assays, stemt het ontwerp overeen met het EPR-effect en biedt een haalbare route tot co-afgifte van slecht oplosbare geneesmiddelen.

Conclusie

We hebben een dual-geneesmiddel-nanodeeltjessysteem opgezet dat pullulans biocompatibiliteit benut om lovastatine op te lossen en doxorubiccine te co-encapsuleren. De resulterende PLV/DXR NPs vertonen monodispersiteit, hoge geneesmiddellading, pH-responsieve vrijgave en selectieve, synergistische remming van TNBC-cellen, wat een sterke basis vormt voor toekomstige in vivo evaluatie.