131I标记抗VEGFR2介孔二氧化硅纳米颗粒在未分化甲状腺癌小鼠模型中展现强效抗肿瘤活性

摘要

未分化甲状腺癌（ATC）是一种罕见但极其致命的恶性肿瘤，因生长迅速且对常规疗法耐药，中位生存期不足六个月。我们构建了以牛血清白蛋白（BSA）和抗VEGFR2抗体修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNs），并利用碘-131（¹³¹I）进行放射性标记。体外和体内实验显示，该纳米颗粒具有增强的肿瘤靶向性、延长的肿瘤滞留时间，并在FRO来源的ATC异种移植模型中表现出优异的治疗效果。与游离¹³¹I或非靶向MSNs相比，抗VEGFR2修饰的纳米颗粒实现了更高的肿瘤放射性积聚（24小时时32.2 ± 2.8% ID/g），并显著延长了中位生存期（41天 vs 25天）。这些发现支持靶向放射性标记MSNs作为ATC一种新型、微创治疗策略的潜力。

研究背景

ATC仅占甲状腺癌的约2%，却导致了大多数甲状腺癌相关死亡，因其快速局部侵袭和远处转移。传统放射性碘治疗因ATC细胞缺乏碘摄取机制而无效。由VEGF/VEGFR2信号驱动的血管生成维持肿瘤生长，因此VEGFR2是合理的治疗靶点。介孔二氧化硅纳米颗粒因其高载药量、良好的生物相容性和易于表面功能化，成为集成成像与治疗（诊疗一体化）的理想载体。

材料与方法

纳米颗粒制备

采用CTAB模板溶胶-凝胶法合成MSNs，获得均一球形颗粒（~108 nm）。经APTES氨基化后得到MSNs-NH₂，再通过EDC/NHS化学偶联BSA和抗VEGFR2抗体，制得BSA-MSNs-抗VEGFR2。利用氯胺-T法进行¹³¹I放射性标记，标记效率为50%-75%。

表征

透射电镜确认球形形貌；动态光散射显示全功能化后粒径从108 nm增至163 nm。Zeta电位从-23 mV反转至+28 mV，证实偶联成功。BET分析显示比表面积630 m²/g，孔径2.8 nm。

体外摄取

FRO ATC细胞孵育FITC标记的纳米颗粒。共聚焦显微镜显示靶向颗粒在1小时和6小时时的绿色荧光明显强于非靶向对照，证实了更强的细胞内化能力。

体内研究

皮下接种FRO异种移植瘤的BALB/c裸鼠接受肿瘤内注射：7.4 MBq ¹³¹I-BSA-MSNs-抗VEGFR2、¹³¹I-BSA-MSNs或游离¹³¹I。每3天监测肿瘤生长、体重和生存情况。于注射后24小时、72小时及21天内进行SPECT/CT成像和γ计数器生物分布分析。

组织病理学

剖检后H&E和免疫组化染色评估肿瘤坏死和VEGFR表达，主要器官检查毒性。

结果

纳米颗粒特性

MSNs保持均一形貌；表面修饰使粒径增至163 nm，Zeta电位反转为+28 mV。BET确认介孔结构。纳米颗粒数周内稳定无聚集。

靶向与摄取

共聚焦成像显示抗VEGFR2修饰颗粒荧光更强，表明结合增强。时间依赖性放射性测量显示，BSA-MSNs在3小时、BSA-MSNs-抗VEGFR2在5小时达到峰值摄取，后者绝对计数更高。

组织分布

24小时时，靶向组肿瘤放射性为32.2% ID/g，非靶向组为26.1%。72小时降至23.0%和12.3% ID/g，均显著高于游离¹³¹I（11.6%和2.1% ID/g）。

体内成像

SPECT/CT显示靶向纳米颗粒肿瘤放射性持续长达3周，游离¹³¹I在第3天即清除。

治疗功效

靶向组肿瘤体积在第9天后趋于平稳并回缩，非靶向组和游离¹³¹I组持续生长。中位生存期：靶向组41天，非靶向组34天，游离¹³¹I组25天，生理盐水组27天（P < 0.01）。

安全性

心、肝、肺、肾H&E染色无病理改变。靶向纳米颗粒处理的肿瘤呈现广泛坏死和存活细胞密度降低。

讨论

靶向VEGFR2的放射性标记MSNs显著改善了ATC的肿瘤滞留和治疗指数，优于常规放射性碘。双重成像/治疗（诊疗一体化）能力允许实时监测药物生物分布。无全身毒性提示临床转化的安全窗口。未来工作将探索静脉给药及抗癌药物负载。

结论

我们成功制备了¹³¹I标记的BSA-MSNs-抗VEGFR2，在ATC异种移植模型中展现出优异的肿瘤靶向、延长滞留和显著抗肿瘤活性，延长生存期且无全身毒性。该平台代表治疗侵袭性甲状腺癌的有前景新策略。

缩写

• APTES – 3-氨基丙基三乙氧基硅烷
• ATC – 未分化甲状腺癌
• BSA – 牛血清白蛋白
• CLSM – 共聚焦激光扫描显微镜
• CTAB – 十六烷基三甲基溴化铵
• DAPI – 4,6-二脒基-2-苯基吲哚
• DLS – 动态光散射
• DMEM – Dulbecco改良鹰培养基
• DMSO – 二甲基亚砜
• EDC – 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐
• FBS – 胎牛血清
• FITC – 荧光素异硫氰酸酯
• HBSS – 汉克斯平衡盐溶液
• MSNs – 介孔二氧化硅纳米颗粒
• NHS – N-羟基琥珀酰亚胺
• PBS – 磷酸盐缓冲液
• TEM – 透射电子显微镜
• TEOS – 正硅酸乙酯
• VEGFR – 血管内皮生长因子受体