宫颈癌是女性中最常见的妇科癌症之一,每年导致大量死亡。该癌症是全球女性中第四大常见癌症,全球共有604,127例新发病例和341,831例死亡病例[1] [2]。超过90%的宫颈癌病例由人乳头瘤病毒(HPV)感染引起。其中,HPV-16和HPV-18是导致宫颈上皮细胞肿瘤形成的主要因素[3]。在发达国家,疫苗接种和细胞学检查在降低HPV感染风险和识别癌前病变方面起着关键作用。然而,在发展中国家和欠发达国家,宫颈癌的发病率仍然很高。东非、南部非洲和西部非洲地区的宫颈癌发病率较高。这些地区的高发病率可归因于社会经济劣势、HPV感染率较高、意识不足以及早期筛查策略不足等因素[4]。为了提高治疗效果,确定宫颈癌的确切分子机制并寻找新的治疗靶点至关重要。
发展中国家的人们面临着日益严峻的形势[5]。目前的癌症治疗方法包括化疗、放疗、手术切除和激素治疗。传统癌症治疗方法(尤其是化疗)无法有效针对特定细胞,导致健康细胞和病变细胞同时受损。这些方法伴随严重的副作用和降低的生活质量,以及药物输送不精准、在肿瘤部位积累不足和耐药性的出现[6]。化疗是一种有效的治疗方法,但由于单一药物无法有效消除癌细胞,因此需要多模式治疗[7]。作为一线治疗手段,建议使用不同的药物组合。纳米药物输送系统通过改善药物的保留性和渗透性,为提高不同药物和生物活性物质的治疗效果提供了新的途径[8]。
在恶性肿瘤(尤其是宫颈癌)中,细胞周期依赖性激酶(CDKs),特别是CDK4和CDK6,常常发生异常。它们是细胞周期G1-S期转换的重要调节因子[9] [10]。根据Tavakolian等人的研究[11],宫颈癌中的高风险HPV致癌蛋白(E6/E7)会抑制肿瘤抑制因子,从而促进CDK过度活跃。通过靶向CDK4/6,可以诱导细胞凋亡,恢复细胞周期控制,并提高治疗效果[12]。因此,CDKs是抗癌治疗中的重要靶点。CDK4/6抑制剂已在激素受体阳性乳腺癌中显示出临床效果,目前也在宫颈癌和其他癌症中进行研究[13]。这些物质可以抑制细胞增殖,导致G1期细胞周期停滞,并可能使肿瘤对其他治疗方法更敏感。通过纳米系统给药,水飞蓟素和多西他赛等物质能够调节CDK活性,提高宫颈癌的治疗效果。除了抗癌作用外,该配方还具有抗菌和抗氧化特性,对免疫系统受损的癌症患者有益。针对CDK4和CDK6的分子对接实验进一步揭示了这些物质的作用机制。
营养流行病学研究表明,多吃水果和蔬菜与降低多种癌症风险有关[14]。水飞蓟素是一种从奶蓟(Silybum marianum)中提取的黄酮木脂素复合物,包含水飞蓟素、水飞蓟苷和水飞蓟克里斯汀等多种黄酮木脂素[15]。水飞蓟素通过抗炎、清除自由基和促进细胞死亡来保护肝脏和胰腺健康[16]。它已在多种癌症类型中显示出抗癌作用[17]。然而,其临床应用受到水溶性低、生物利用度低和代谢快的限制。这些因素凸显了需要有效的输送方法来增强水飞蓟素在肿瘤治疗中的效果。将水飞蓟素封装在纳米颗粒中可以提高其生物利用度和治疗效果。
多西他赛(DTX)是一种传统的紫杉烷类化疗药物,对人类肿瘤的治疗至关重要。它通过抑制细胞周期中的有丝分裂来限制细胞增殖并最终诱导细胞死亡[18]。DTX与微管蛋白的β亚单位结合,促进稳定、无功能的微管形成,抑制微管解聚,从而导致有丝分裂停滞和细胞死亡[19]。尽管疗效显著,但全身性不良反应和耐药性问题仍然存在。将其与水飞蓟素等植物化学物质结合使用可能提高疗效并减少剂量依赖性影响。
通过纳米颗粒配方保持两种药物之间的最佳比例对于确保其协同作用至关重要。将多种抗癌药物封装在不同的纳米颗粒中具有挑战性,因为这些药物需要保持其关键的物理和化学性质[20] [21]。能够封装具有不同物理化学性质的多种药物并保持可控比例的纳米制剂有利于药物在组织内的输送[22]。Zhang等人的研究表明,纳米颗粒具有多种优势,包括减少血液循环中的分解、精确给药、降低毒性、提高化疗药物的生物利用度和治疗效果,从而对抗耐药性[23]。壳聚糖是一种由β-(1,4)-连接的葡糖胺单元组成的生物聚合物,由于其成本效益、生物粘附性、可生物降解性、无毒性和生物相容性,比合成聚合物更受欢迎。壳聚糖的生物粘附性延长了药物在吸收部位的停留时间,从而提高其生物利用度。将其与适当的载体结合可以增强植物基纳米颗粒的生物效应[24]。
通过克服交叉耐药性和实现协同作用,联合疗法可以最大化治疗效果并减少毒性。联合疗法利用多种药物针对恶性肿瘤发展过程中的不同疾病、基因或细胞周期检查点的协同作用来提高治愈几率。NP介导的联合疗法是在单个纳米颗粒中输送具有不同物理化学和治疗特性的多种治疗药物[25]。为了治疗肺癌,Zhu等人制备了输送化疗药物姜黄素和多西他赛的壳聚糖纳米颗粒[26]。此外,还有将胡椒碱和多西他赛装载到基于壳聚糖的纳米载体中的研究[27]。
DOC和水飞蓟素具有抗癌和促氧化特性;因此,我们认为当它们共同封装在壳聚糖中时,可以通过触发癌细胞的特定信号通路来共同预防癌症发生。本研究通过体外和计算机模拟方法制备了SIL-DOC@FA-CSNCs,并评估了其对宫颈癌的物理化学特性和生物活性。据我们所知,这是首次使用壳聚糖纳米颗粒策略同时输送水飞蓟素和多西他赛的研究,利用体外和计算机模拟方法评估了这些药物对宫颈癌的抗菌、抗氧化和抗癌作用。