The PI3K/mTOR dual inhibitor BEZ235 nanoparticles improve radiosensitization of hepatoma cells through apoptosis and regulation DNA repair pathway

doi:10.1186/s11671-020-3289-z

.2020年3月26日；15(1):63.

doi:10.1186/s11671-020-3289-z。

PI3K/mTOR双抑制剂BEZ235纳米粒子通过凋亡和调节DNA修复途径提高肝癌细胞的放射增敏作用

唐小龙^#¹, 阿明·李^#¹, 谢春梅^#², 张银慈¹, 刘雪科¹, 谢英海¹, 吴斌泉^三, 周淑萍¹, 黄旭东⁴, 马永芳¹, 曹伟亚¹, 徐如月¹, 景深¹, 甄获¹, 蔡树玉（Shuyu Cai）¹, 梁勇⁵, 董马（Dong Ma）⁶

附属公司

¹安徽科技大学淮南第一人民医院和医学院第一附属医院，淮南，232001，中华人民共和国。
²广州医科大学广州第八人民医院输血科，广州，510632，中华人民共和国。
^三蚌埠医学院第一附属医院肝胆外科，蚌埠，233004，中华人民共和国。
⁴安徽工业大学附属东方医院介入科，淮南，2003年23月。
⁵徐州医学院附属淮安医院和淮安第二医院，淮安，223002，中华人民共和国。harcyyly@163.com。
⁶暨南大学生物医学工程系广东高等学校生物材料重点实验室，广州，510632。tmadong@jnu.edu.cn。

^#贡献均等。

采购管理信息： 32219609
预防性维修识别码：项目管理委员会7099126
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PI3K/mTOR双抑制剂BEZ235纳米粒子通过凋亡和调节DNA修复途径提高肝癌细胞的放射增敏作用

唐小龙等。纳米级Res Lett. 2020.

.2020年3月26日；15(1):63.

doi:10.1186/s11671-020-3289-z。

作者

唐小龙^#¹, 李阿敏^#¹, 谢春梅^#², 张银慈¹, 刘雪科¹, 谢英海¹, 吴斌泉^三, 周淑萍¹, 黄旭东⁴, 马永芳¹, 曹伟亚¹, 徐如月¹, 景深¹, 甄获¹, 蔡树玉（Shuyu Cai）¹, 梁勇⁵, 董马（Dong Ma）⁶

附属公司

¹安徽科技大学淮南第一人民医院和医学院第一附属医院，淮南，232001，中华人民共和国。
²广州医科大学广州第八人民医院输血科，广州，510632，中华人民共和国。
^三蚌埠医学院第一附属医院肝胆外科，蚌埠，233004，中华人民共和国。
⁴安徽工业大学附属东方医院介入科，淮南，2003年23月。
⁵徐州医学院附属淮安医院和淮安第二医院，淮安，223002，中华人民共和国。harcyyly@163.com。
⁶暨南大学生物医学工程系广东高等学校生物材料重点实验室，广州，510632。tmadong@jnu.edu.cn。

^#贡献均等。

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撤回说明：PI3K/mTOR双抑制剂BEZ235纳米粒子通过凋亡和调节DNA修复途径提高肝癌细胞的放射增敏性。
唐X、李A、谢C、张Y、刘X、谢Y、吴B、周S、黄X、马Y、曹W、徐R、沈J、霍Z、蔡S、梁Y、马D。 Tang X等人。纳米级研究报告。2021年12月16日；16(1):179. doi:10.1186/s11671-021-03638-4。纳米级研究报告。2021 采购管理信息：34914025 免费PMC文章。没有可用的摘要。

摘要

封装药物的高分子材料具有广阔的药物释放前景。我们评估了聚乙二醇-聚乳酸-聚乙二醇（PLGA-PEG）包裹PI3K/mTOR抑制剂NVP-BEZ235（BEZ235）的有效性和释放特性。我们提出了一种针对肝癌细胞放射增敏的策略。研究了Glypican-3（GPC3）抗体修饰的、BEZ235负载的PLGA-PEG纳米粒（NP-BEZ235-Ab）在肝癌细胞中的生物相容性、细胞相互作用和内化。同时，评价了NP-BEZ235-Ab与γ射线细胞联合杀伤细胞的效果。我们使用共焦显微镜监测纳米颗粒-细胞相互作用和细胞摄取，进行焦点形成实验以分析NP-BEZ235-Ab和引发的协同生物效应，并使用蛋白质印迹等分子生物学方法研究肝癌细胞中的协同作用。我们发现PLGA-PEG对BEZ235具有良好的载药效率，对GPC3阳性的HepG2肝癌细胞具有较高的选择性，从而证明NP-BEZ235-Ab是一种小分子药物载体。在标称浓度下，NP-BEZ235-Ab纳米制剂协同杀死肝癌细胞，其效率显著高于游离药物。因此，NP-BEZ235-Ab是一种潜在的放射增敏剂。

关键词：达曲里昔布（BEZ235）；HIF-1α；肝细胞癌；纳米粒子；辐射敏感性。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明，他们没有相互竞争的利益。

数字

图1
NP的特征。一 ¹PLGA-PEG-Mal的H nMR光谱；b条NP-BEZ235和NP-BEZ 235-Ab的TEM图像。比例尺指示100 纳米。**c（c）**NP和NP-Ab.纳米粒子的XPS光谱；¹H-NMR，质子核磁共振；透射电子显微镜；XPS、X射线光电子能谱；马来酰亚胺；PLGA，聚乙烯(d日,我-丙交酯-co-乙交酯）；聚乙二醇；s、秒

图2
一BEZ235在PBS（pH=7.4）中从NP中的药物释放曲线长达24 小时。b条NP在PBS中的稳定性（pH 7.4）或DMEM（37） °C，最高96 h.数据显示为平均值±SD(n个= 3). NP、NP；PBS、DMEM、Dulbecco改良Eagle's培养基

图3
GPC3细胞表达和NPs和NP-Ab的选择性细胞摄取。一HepG2细胞和SK-hep1细胞摄取NPs-香豆素6-Ab和NPs-香豆素6的显微照片。b条SK-hep1细胞和HepG2细胞的GPC3免疫细胞化学，SK-hep1为GPC3-阴性细胞（左），HepG2-为GPC3阳性细胞（右）

图4
BEZ235或BEZ235-负载NPs给药的抑制效应和存活曲线。一BEZ235或BEZ235-负载NPs在不同浓度下的抑制作用 HepG2细胞系中的h。b条BEZ235或BEZ235-负载NPs给药的存活曲线。每个值代表三个独立实验的平均值±SD*第页< 0.05, **第页与BEZ235、NP-BEZ235或对照组相比<0.01

图5
BEZ235和NP-BEZ235-Ab增强低剂量γ射线诱导的DNA断裂并抑制受损DNA的修复。HepG2细胞经γ射线照射或与BEZ235或NP-BEZ235-Ab联合照射后γH2AX磷酸化（DSB）的免疫荧光染色。然而，经γ射线照射后，细胞核中DSB的数量增加，BEZ235或NP-BEZ235-Ab联合γ射线照射组的DSB水平显著高于单γ射线组，表明BEZ235。绿色，γH2AX病灶；蓝色，4′，6-二脒基-2-苯基吲哚（DAPI）

图6
NP-BEZ235-Ab增强放射敏感性的作用和机制。一4.0之后 Gyγ射线照射后，核内γH2AX焦点水平在24小时内显著增加在72小时内没有显著下降 h.然而，在NP-BEZ235-Ab组中，结合4.0 48 Gy h、细胞核开始凝结；72之后 h、 NP-BEZ235-Ab和辐射处理的细胞核固缩明显。b条RAD51和pATM在不同组细胞中的表达。**c（c）**不同组中pBRCA1、RAD51和pATM的表达水平。d日NP-BEZ235-Ab增强辐射敏感性机理示意图

图7
NP-BEZ235-Ab对辐照HepG2细胞凋亡的影响。72小时后，HepG2细胞早期和晚期凋亡显著增加 h和4 Gyγ射线照射，NP-BEZ235-Ab处理的细胞凋亡更多（相当于10 nM游离BEZ235）+ 4 Gyγ射线比BEZ235（10 nM）+4 Gyγ射线或仅使用4Gyγ线。此图表示三次实验的平均值，共三次

图8
NP-BEZ235-Ab在HepG2细胞PI3K/AKT/mTOR通路中的作用。一使用PI3K/AKT/mTOR通路蛋白和细胞周期蛋白相关调节蛋白抗体，以β-肌动蛋白作为负荷对照，进行蛋白质印迹。NP-BEZ235-Ab比BEZ235更能抑制PI3K/Akt/mTOR通路。b条NP-BEZ235-Ab对HepG2细胞中PI3K/Akt/mTOR通路的假设作用图。**c（c）**流式细胞术分析各组24例HepG2细胞的细胞周期分布 h.数据代表三个独立的实验

图9
NP-BEZ235-Ab在每个HepG2细胞中凋亡相关蛋白中的作用。一各组HepG2细胞株细胞提取物的Western blots。用抗pDNA-PKcs、γH2AX、半胱天冬酶3裂解形式和PARP的抗体检测裂解产物。b条各组中γH2AX、半胱天冬酶3裂解形式和PARP的蛋白水平。**c（c）**NP-BEZ235-Ab对HepG2细胞凋亡和增殖的假设作用图。每个值代表三个独立实验的平均值±SD*第页< 0.05, **第页与对照组相比<0.01。^# 第页< 0.05,^## 第页与γ射线或BEZ235组相比，<0.01。⁺ 第页< 0.05,⁺⁺ 第页与NP-BEZ235-Ab或BEZ235+γ射线相比<0.01

**图10**
NP-BEZ235-Ab增强体内肝癌细胞的放射敏感性。一动物实验过程示意图。b条30内不同治疗组的异种移植瘤体积曲线治疗天数。**c（c）**Western blot检测各组肿瘤组织中PI3K/AKT/MTOR信号通路及下游分子P70S6K和elf4EBP1的差异表达。d日不同治疗组荷瘤小鼠30内生存曲线治疗天数(n个= 5).e（电子）不同治疗组异种移植瘤荷瘤小鼠30内体重变化曲线治疗天数。**（f）**不同治疗组异种移植瘤的H&E染色和Ki-67的IHC染色（比例尺=50 微米）

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