[發明專利]一種誘導鐵死亡的鐵螯合物納米顆粒及其制備和應用

在審

• 申請號: 202210853786.6
• 申請日: 2022-07-12
• 公開（公告）號: CN115192544A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 林志強;肖圣
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: A61K9/51
• 分類號: A61K9/51;A61K9/127;A61K47/24;A61K47/28;A61K33/26;A61K31/7024;A61K31/44;A61K41/00;A61P35/00;A61P35/02;A61K49/10;B82Y5/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

本發明公開了一種誘導鐵死亡的鐵螯合物納米顆粒及其制備和應用。該鐵螯合物納米顆粒是生物可降解的脂質遞送系統，包括含三價鐵離子的鐵螯合物內核、磷脂雙分子層外殼和包載于磷脂雙分子層之間的鐵死亡引發劑。該納米顆粒經靜脈給藥后，可以定向分布至腫瘤組織或其他靶部位，在溶酶體偏酸性環境中緩慢降解，釋放出鐵死亡引發劑、鐵離子和鞣酸，通過自循環的方式產生活性氧增強鐵死亡效應，從而發揮抗腫瘤作用。此外，該納米顆粒具備良好的光熱效應，對鐵死亡有促進作用，同時具備T1MRI成像功能，可對腫瘤起到示蹤作用。

技術領域

本發明涉及一種用于腫瘤治療的能夠誘導鐵死亡的鐵螯合物納米顆粒(Ferroptosis-triggering Iron-chelating Nanoparticle,FIN)及其制備方法，屬于納米制劑領域。

背景技術

化療最常見的治療癌癥方法之一，目前臨床上絕大多數的化療藥物都是通過直接作用和干擾與凋亡相關蛋白，激活細胞凋亡通路來抑制腫瘤細胞的生長。但在臨床實踐中，靶蛋白經常發生突變，導致凋亡誘導劑產生多重耐藥。此外，在許多情況下，凋亡治療引起惡性腫瘤過度表達某些蛋白抑制分子或激活新的信號通路來對抗凋亡誘導劑的抗腫瘤作用。因此，迫切需要開發一些新的非凋亡策略來有效治療癌癥。

近年來，鐵死亡(Ferroptosis)的發現為惡性腫瘤的治療提供了新的思路。鐵死亡是一種新的非凋亡調控的細胞死亡形式。大量的癌癥相關基因和信號通路被發現調節鐵死亡。系統Xc^—(System Xc^—)的抑制和鐵代謝導致GPX4的抑制或GSH的耗盡，活性氧(ROS)在細胞質中積累并產生不受抑制的脂質過氧化。這些被氧化的磷脂進一步導致細胞膜破裂和細胞裂解，最終導致細胞死亡。由于鐵死亡細胞裂解而非凋亡過程中調控靶蛋白的特點，誘導腫瘤細胞鐵死亡的治療策略比傳統的凋亡治療具有顯著優勢。首先，誘導缺鐵治療能夠避免靶蛋白的突變和多重耐藥。其次，癌癥特有的代謝特征，如鐵過載、高H₂O₂水平和鐵死亡防御系統的不平衡等，使得誘導鐵死亡的治療對惡性腫瘤具有特異性。目前，已有大量的小分子如索拉非尼、Erastin、柳氮磺胺嘧啶等被用于誘導多種癌癥的鐵死亡，包括非小細胞肺癌、乳腺癌、白血病等。總的來說，誘導鐵死亡的治療策略在癌癥治療中具有巨大的潛力。

然而，鐵離子直接在體內用于誘導鐵死亡仍存在以下問題：其在體內給藥后存在安全性的問題并無法實現特異性的分布。在腦部，FeCl₃會導致癲癇的發生。一部分鐵在結合成為鐵蛋白后，剩余的游離鐵會導致神經元的損傷。鐵與活性氧中間物(如過氧化氫、超氧陰離子等)通過芬頓反應或哈伯-韋斯反應產生高反應的自由基，如羥自由基，引起細胞的死亡，進而產生癲癇。此外，外源鐵離子進入細胞主要通過濃度梯度擴散的方式，無法特異性地進入靶細胞而不進入非靶細胞。誘導鐵死亡的藥物同樣存在非特異性分布的問題，且誘導效率有待進一步提高。

發明內容

針對鐵離子用于抗腫瘤治療存在的非特異性分布和毒性等問題，以及鐵死亡誘導劑效率不足的問題，本發明擬構建一種鐵螯合物納米顆粒脂質體，該脂質體經靜脈給藥后，可以定向分布至腫瘤組織或其他靶部位，在溶酶體偏酸性環境中緩慢降解，釋放出鐵死亡引發劑(Trigger)、鐵離子和鞣酸(TA)，通過自循環的方式產生活性氧增強鐵死亡效應，從而發揮抗腫瘤作用。

在本發明中，我們設計并優化了一種顆粒小、穩定性好、特異性分布的能夠誘導鐵死亡的鐵螯合物納米顆粒(FIN)(結構如圖1中A所示，作用機制如圖1中B所示)。在該納米顆粒被細胞吸收并釋放有效載荷后，Trigger起始了鐵死亡。鞣酸將Fe³⁺還原為Fe²⁺，然后在腫瘤細胞中通過高水平的H₂O₂再氧化Fe³⁺。這一自循環過程產生了大量的ROS，從而增強了脂質過氧化的作用和隨后的鐵死亡。此外，在近紅外(NIR)激光照射下，FIN表現出光熱效應。溫度的輕微升高進一步提高了芬頓反應的效率，對鐵死亡有促進作用。