標題：Tirapazamine-loaded CalliSpheres microspheres enhance synergy between tirapazamine and embolization against liver cancer in an animal model

在動物模型中，載有替拉帕嗪的 CalliSpheres 微球增強了替拉帕扎明和栓塞肝癌之間的協同作用

來源：Biomedicine & Pharmacotherapy 151 (2022) 113123

 

摘要內容

本研究通過動物模型（兔VX2肝癌）探究負載替拉扎明（TPZ）的CalliSpheres微球（CSMTPZs）能否增強TPZ與栓塞治療（TAE）的協同抗腫瘤效應。核心發現包括：

1.CSMTPZs的載藥特性：TPZ通過7% HCl溶液加載至微球，載藥量達23.2 mg/g，體外釋放呈突釋模式（4小時釋放80%）。

2.栓塞誘導腫瘤缺氧：TAE后1小時內腫瘤氧分壓（pO?）從86.05 mmHg降至37.31 mmHg，缺氧區域主要位于腫瘤周邊帶。

3.藥物遞送優勢：CSMTPZs顯著提升腫瘤內TPZ及其代謝物濃度，同時降低全身暴露。

4.協同增效機制：CSMTPZ治療誘導更顯著的DNA損傷（橄欖尾矩31.9 vs. TPZ+TAE組12.7、腫瘤壞死率（99.5% vs. 86.4%）和生存期延長（中位生存62.5天 vs. 52天）。

5.安全性：CSMTPZ未顯著加重栓塞相關肝損傷。

 

研究目的

1.驗證TPZ（缺氧選擇性細胞毒劑）與TAE的協同抗肝癌效應；

2.開發TPZ載藥微球（CSMTPZs）以優化藥物遞送；

3.闡明栓塞后腫瘤缺氧動態及TPZ的缺氧激活機制；

4.評估CSMTPZs治療的療效與安全性。

 

研究思路

采用“載藥微球制備→缺氧機制驗證→藥效/藥代動力學評價→療效/安全性對比”策略：

1.載藥微球制備：優化TPZ加載條件（濃度、溶劑、時間），表征微球形貌、載藥量及釋放曲線。

2.動物模型建立：兔VX2肝癌模型，分5組（對照組、TAE組、TPZ組、TPZ+TAE組、CSMTPZ組）。

3.缺氧動態監測：使用丹麥Unisense微電極系統（OX-10）實時測量TAE后腫瘤pO?變化，免疫組化分析缺氧標志物（pimonidazole）和HIF-1α表達。

4.藥效/藥代評價：

1.腫瘤內藥物濃度（TPZ及代謝物SR4317/SR4330）檢測；

2.血漿藥代動力學分析；

3.DNA損傷（彗星試驗）、腫瘤壞死/凋亡（HE/TUNEL染色）。

5.療效/安全性對比：生存分析、肝功能指標（TB、ALT、AST）。

 

測量的數據及其研究意義

研究測量了多維度數據，每項數據均來自文檔中的圖表，其研究意義如下：

 

微球載藥特性（圖1A-C）：載藥量23.2 mg/g，突釋80%（4小時）。意義：證實CSMTPZs符合栓塞治療需求，快速釋放TPZ以匹配TAE后急性缺氧時間窗。

腫瘤氧分壓動態（圖2B）：TAE后1小時pO?下降57%。意義：直接量化栓塞誘導的急性缺氧，為TPZ的缺氧激活提供環境基礎。

缺氧空間分布（圖2D）：缺氧區域集中于腫瘤周邊帶。意義：揭示殘余腫瘤細胞的缺氧適應性，解釋傳統TAE治療后復發機制。

 

瘤內藥物濃度（圖3D）：CSMTPZ組TPZ濃度顯著高于其他組（1天：12.5 μg/g）。意義：載藥微球提升腫瘤靶向遞送效率，減少全身暴露。

 

DNA損傷（圖4B）：CSMTPZ組橄欖尾矩31.9（TPZ+TAE組12.7）。意義：證實TPZ在缺氧環境下激活DNA損傷機制，CSMTPZs增效顯著。

 

腫瘤壞死率（圖5F）：CSMTPZ組達99.5%（TPZ+TAE組86.4%）。意義：載藥微球通過協同作用近乎完全清除腫瘤。

 

動物生存期（圖7A）：CSMTPZ組中位生存62.5天（TPZ+TAE組52天）。意義：療效優勢轉化為生存獲益。

 

丹麥Unisense微電極測量數據的詳細解讀

研究使用丹麥Unisense微電極系統（型號OX-10）測量腫瘤氧分壓（pO?），核心研究意義如下：

技術原理：采用改良Clark型微電極，通過電化學反應實時檢測組織局部氧濃度，空間分辨率達微米級（探頭直徑≤100 μm）。

 

關鍵發現（圖2A-B）：

1.急性缺氧量化：TAE后1小時內pO?從86.05 mmHg驟降至37.31 mmHg（降幅57%），證實栓塞可快速創造TPZ起效所需的缺氧環境。

2.缺氧異質性：不同腫瘤位點pO?存在差異，但整體缺氧趨勢一致，支持TPZ的廣譜缺氧殺傷潛力。

3.時間窗界定：pO?在栓塞后1小時達最低值，為TPZ給藥時機提供參考（需匹配缺氧峰值）。

臨床價值：

o為“栓塞創造缺氧”提供直接實驗證據，克服傳統間接標志物（如HIF-1α）的滯后性；

o精準定位缺氧區域（腫瘤周邊帶），指導載藥微球靶向遞送設計；

o動態監測為聯合治療方案（如TPZ給藥時序）優化提供依據。

 

結論

1.載藥微球可行性：CSMTPZs具備高載藥量（23.2 mg/g）和可控釋放特性，可作為靶向遞送TPZ的栓塞劑。

2.缺氧協同機制：TAE誘導急性腫瘤缺氧（pO?↓57%），殘余細胞通過HIF-1α適應缺氧環境；CSMTPZs利用此環境激活TPZ的缺氧選擇性細胞毒性，顯著增強DNA損傷和腫瘤殺傷。

3.治療優勢：

o較傳統TPZ+TAE：提升瘤內藥物濃度4倍，腫瘤壞死率提高15.1%，生存期延長10天；

o較單純TAE：中位生存延長20.5天；

o安全性：未加重栓塞相關肝損傷（ALT/AST峰值無統計學差異）。

4.臨床意義：CSMTPZs為肝細胞癌提供新型協同治療方案，支持進一步臨床轉化研究。

 

關鍵圖表索引：

圖1：CSMTPZs制備與表征（載藥量、釋放曲線）

圖2：栓塞后腫瘤缺氧動態（pO?監測、缺氧/HIF-1α空間分布）

圖3：瘤內藥物濃度與血漿藥代動力學

圖4：DNA損傷（彗星試驗）

圖5：腫瘤壞死率（HE染色）

圖6：腫瘤凋亡（TUNEL染色）

圖7：生存期與肝功能指標