Liposoma paramagnético de enfoque dual de integrina αvβ 3 y NRP-1 para la detección temprana de tumores en imágenes de resonancia magnética

Discusión

Las partículas pequeñas de liposomas, especialmente aquellas con un diámetro inferior a 100 nm, tienden a extender la vida media biológica con una mayor permeabilidad en el tumor sólido y, en consecuencia, se acumulan en el tejido tumoral local [4]. Construimos con éxito liposomas modificados con péptidos no, simples y duales con diámetros en el rango de nanopartículas y demostramos que estos liposomas podrían encapsular eficazmente el agente de contraste paramagnético para resonancia magnética Gd-DTPA. La relajación de T1 de varias formulaciones de liposomas fue menor que la del Gd-DTPA puro, pero sin diferencias estadísticamente significativas ( P > 0,05). Una posible razón podría ser que la bicapa lipídica encapsulara eficazmente los iones de gadolinio e impidiera su intercambio con agua [28]. Además, la modificación del péptido en la superficie del liposoma no alteró la integridad del liposoma [29]. Otra razón podría ser la dureza de los liposomas atribuible a sus componentes de colesterol y fosfolípidos saturados que tienen bajos coeficientes de permeabilidad al agua [30]. En este sentido, los componentes de los liposomas simplemente tuvieron una ligera influencia en la capacidad de formación de imágenes de los agentes de contraste Gd-DTPA.

La angiogénesis, la formación de neovasos a partir de un vaso sanguíneo existente, es un evento clave en muchos avances patológicos, especialmente en la invasión del crecimiento y metástasis del tumor [15, 16]. Una gran cantidad de moléculas están involucradas en el progreso de la angiogénesis tumoral, por ejemplo, VEGF y otros factores para la vascularización de tumores sólidos, que involucran la interacción con receptores de membrana. [17, 31]. Uno de estos receptores es la neuropilina-1 (NRP1), un correceptor de VEGFR-2, que mejora la unión y la actividad biológica de VEGF165, que tiene una amplia distribución tisular que incluye algunas células derivadas de tumores y células endoteliales [32]. Se ha demostrado que Ala-Thr-Trp-Leu-Pro-Pro-Arg (ATWLPPR), un heptapéptido, se une específicamente a NRP1 y se utiliza con éxito para detectar tumores positivos a NRP-1 [12, 17]. Sin embargo, la afinidad relativamente baja del A7R monomérico indica una mejora adicional para obtener una imagenología satisfactoria [33]. Las integrinas, uno de los receptores de adhesión celular, también desempeñan un papel fundamental en la angiogénesis y metástasis tumorales, especialmente la integrina αvβ3, que se expresa en gran medida en las células tumorales y en las células endoteliales vasculares activadas [34]. La secuencia de aminoácidos Arg-Gly-Asp (RGD), que se une específicamente a la integrina αvβ3, se ha utilizado ampliamente para la obtención de imágenes no invasivas de tumores [7, 21, 27, 35].

Durante la última década, la orientación simultánea de múltiples receptores se estudia cada vez más en el campo de la imagen [23, 25, 26, 36]. Los sistemas de administración TF LP o RGD LP, αvβ3 y galectina-1 con liposomas paramagnéticos Anx / RGD se han utilizado para la formación de imágenes de tumores [37, 38]. El efecto sinérgico de los motivos de doble objetivo podría actuar de múltiples formas. En primer lugar, la disponibilidad de sitios de unión fue un elemento clave de la conjugación con ligandos peptídicos. Dirigirse a dos receptores simultáneamente podría aumentar los sitios de unión en las mismas células. En segundo lugar, los péptidos de doble diana podrían unirse a dos receptores diferentes para aumentar la probabilidad de agentes de administración a la región interesada. Además, el enlace a dos familias de receptores diferentes aumenta la posibilidad de unirse a células tumorales heterogéneas.

En nuestro estudio anterior, se construyeron con éxito nuevos liposomas atrapados con paclitaxel de doble objetivo uniendo una secuencia que contenía RGD y un motivo ATWLPPR con un conjugado con un espaciador lys-gly-gly (KGG) y un ancla de ácido palmítico (Pal) y luego se conjugaron a la superficie de los liposomas [39]. Reveló que en comparación con dos péptidos de un solo objetivo, el péptido de doble objetivo tenía la mayor actividad de unión. Estos liposomas de doble objetivo también mantuvieron una mejor propiedad de unión que las formulaciones de un solo objetivo.

En el presente estudio, en lugar de fármacos de terapia, encapsulamos el agente de contraste de resonancia magnética Gd-DTPA en liposomas para la obtención de imágenes moleculares. La captación celular de los liposomas paramagnéticos dirigidos fue elevada, y los liposomas de doble diana indicaron una mayor afinidad de unión que los liposomas de diana única y, además, los liposomas de diana única mixtos. En la actualidad, existen dos estrategias que se utilizan habitualmente para la orientación dual, una es una mezcla de dos ligandos simples [25, 38] y la otra es la combinación de dos ligandos en una molécula [39, 40]. En comparación con la utilización de una mezcla de péptidos individuales, planteamos la hipótesis de que la aplicación de una conjugación junto con dos dianas podría injertar un mayor número de péptidos por superficie de liposoma. En la prueba de unión competitiva, proporcionó una evidencia crítica de que la focalización efectiva del liposoma en las células tumorales estaba mediada por la unión específica de ligandos y receptores de la integrina ανβ3 y la neuropilina-1. Estos datos confirmaron una vez más que los liposomas de doble objetivo combinados con RGD-ATWLPPR facilitaron la administración y acumulación del fármaco en el tumor.

En el experimento de imágenes de RM, el Gd-DTPA puro y los liposomas no dirigidos se metabolizaron rápidamente debido a su molécula pequeña, solubilidad en agua y efectos mejorados de permeabilidad y retención (efectos EPR) [41, 42]. Por el contrario, un período de circulación prolongado y la acumulación gradual en el tejido tumoral de liposomas de doble diana habían demostrado la capacidad de unirse específicamente a los receptores de las células tumorales. P articularmente , los liposomas de doble objetivo fueron más efectivos que los liposomas de un solo objetivo. Es probable que los liposomas de doble objetivo ejerzan un efecto sinérgico y la especificidad de administrar Gd-DTPA al sitio del tumor.

En los últimos años, se ha diseñado y sintetizado con éxito un gran número de nanopartículas de doble objetivo para la obtención de imágenes de tumores debido a su afinidad y especificidad de unión mejoradas. Por ejemplo, Wu et al. también utilizaron motivos RGD y ATWLPPR para diseñar un péptido heterodimérico dirigido dual αvβ3 y NRP-1 para la detección de glioma maligno mediante tomografía por emisión de positrones (PET) [43]. En su estudio, el péptido c (RGDyK) se conectó con ATWLPPR a través de un enlazador de glutamato y luego se marcó con flúor-18 (F-18) para obtener imágenes de radionúclidos. El ensayo de unión al receptor in vitro demostró una mejor captación celular y afinidad de unión de la sonda de doble diana. Además, la captación tumoral in vivo de RGD-ATWLPPR dual marcado con F-18 fue significativamente mayor que la de la molécula dirigida a un solo objetivo, y este péptido heterodimérico también tuvo las proporciones más altas de tumor a órgano. En comparación con su sonda de péptidos radiomarcados, nuestros liposomas paramagnéticos de doble objetivo no radiactivos podrían administrar agentes de contraste de manera más eficaz en el sitio del tumor debido a una mayor capacidad de carga. En otro estudio, Zhang et al. construyó con éxito 68Ga-BBN (Bombesina) -RGD, un trazador de PET heterodimérico dirigido tanto al GRPR (receptor del péptido liberador de gastrina) como a la integrina αvβ3, y los datos clínicos indicaron la seguridad y eficiencia del radiotrazador PET de doble diana en el diagnóstico y la estadificación del cáncer de próstata [44]. Sin embargo, este radiotrazador PET de doble objetivo solo podría usarse para imágenes no invasivas del cáncer de próstata porque GRPR era un biomarcador importante para el cáncer de próstata. A diferencia de la sonda de péptido BBN-RGD, el péptido RGD-ATWLPPR podría unirse a la mayoría de los tumores con la sobreexpresión de VEGFR y / o integrina en la neovasculatura de tumores sólidos. Por lo tanto, se espera que este liposoma paramagnético de dirección dual ανβ3-integrina-NRP1 se utilice para la detección temprana de varios tumores.