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  • [J Nanobiotechnology .] Development of theranostic dual-layered Au-liposome for effective tumor targeting and photothermal therapy

    2021년 11월호
    [J Nanobiotechnology .] Development of theranostic dual-layered Au-liposome for effective tumor targeting and photothermal therapy
    효과적인 종양표적화 및 광열치료를 위한 골드-리포좀

    서울대 / 전미연, 김가은, 임형준*

  • 출처
    J Nanobiotechnology .
  • 등재일
    2021 Sep 4
  • 저널이슈번호
    19(1):262. doi: 10.1186/s12951-021-01010-3.
  • 내용

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    Abstract
    Background: Photothermal therapy (PTT) is an emerging anti-cancer therapeutic strategy that generates hyperthermia to ablate cancer cells under laser irradiation. Gold (Au) coated liposome (AL) was reported as an effective PTT agent with good biocompatibility and excretory property. However, exposed Au components on liposomes can cause instability in vivo and difficulty in further functionalization.

    Results: Herein, we developed a theranostic dual-layered nanomaterial by adding liposomal layer to AL (LAL), followed by attaching polyethylene glycol (PEG) and radiolabeling. Functionalization with PEG improves the in vivo stability of LAL, and radioisotope labeling enables in vivo imaging of LAL. Functionalized LAL is stable in physiological conditions, and 64Cu labeled LAL (64Cu-LAL) shows a sufficient blood circulation property and an effective tumor targeting ability of 16.4%ID g-1 from in vivo positron emission tomography (PET) imaging. Also, intravenously injected LAL shows higher tumor targeting, temperature elevation in vivo, and better PTT effect in orthotopic breast cancer mouse model compared to AL. The tumor growth inhibition rate of LAL was 3.9-fold higher than AL.

    Conclusion: Based on these high stability, in vivo imaging ability, and tumor targeting efficiency, LAL could be a promising theranostic PTT agent.

     

     

     

    Affiliations

    Miyeon Jeon # 1, Gaeun Kim # 1, Wooseung Lee 1, Seungki Baek 1, Han Na Jung 1, Hyung-Jun Im 2 3 4
    1Department of Applied Bioengineering, Graduate School of Convergence Science and Technology, Seoul National University, Seoul, 08826, Republic of Korea.
    2Department of Applied Bioengineering, Graduate School of Convergence Science and Technology, Seoul National University, Seoul, 08826, Republic of Korea. iiihjjj@gmail.com.
    3Department of Molecular Medicine and Biopharmaceutical Sciences, Graduate School of Convergence Science and Technology, Seoul National University, Seoul, 08826, Republic of Korea. iiihjjj@gmail.com.
    4Cancer Research Institute, Seoul National University, 03080, Seoul, Republic of Korea. iiihjjj@gmail.com.
    #Contributed equally.

  • 키워드
    Au-liposome; Double-layered liposome; Hyperthermia; Photothermal therapy; Theranostic.
  • 연구소개
    광열치료(photothermal therapy, PTT)란 나노입자나 특정 물질이 외부에서 조사되는 빛 에너지를 열 에너지로 전환시켜 발생하는 열로 종양을 치료하는 방법으로 꾸준히 연구되고 있습니다. 유방암, 폐암, 결장직장암을 포함한 다양한 악성 종양 동물 모델을 효과적으로 치료하는 것으로 입증되었고 또한, 최근의 파일럿 임상 시험에서 종양 내 주사된 금-실리카(Au-silica) nanoshell 매개 PTT를 통해 심각한 부작용 없이 환자의 전립선암 절제에 94%(15/16)로 성공했습니다. Au를 매개로한 PTT의 성공적인 임상을 위해서는 높은 체내 제거 가능성과 효율적인 종양 표적능을 가진 Au NP가 요구되어, 체내에서 효율적으로 배설될 수 있는 Au 코팅된 리포좀(AL)을 합성한 논문이 2015년 게재된 바 있습니다. 논문에 의하면 대부분의 Au가 나노입자의 정맥주사 후 14일 이내에 배설될 수 있었고 또한, AL은 종양내 주사 후 생체내 PTT 효과도 확인했습니다. 하지만 정맥주사후 1일째에 간에서 52%ID의 섭취를 보여 빠르게 혈액에서 사라져, 해당 AL은 표적능이 낮을 것으로 예상되었고, 해당 논문에서 AL의 정맥주사 후의 PTT가 진행되지 않았다는 한계가 있었습니다. 따라서 본 연구에서는 기존 연구된 Au NP로 코팅된 리포좀(AL)에 리포좀을 한 겹 더 코팅(LAL)하여 혈액순환능과 종양표적능을 향상시켰고, 이 추가로 둘러싼 리포좀 레이어에 동위원소를 표지하여 생체 내 영상도 확인할 수 있는 진단, 치료가 가능한 나노약제를 개발했습니다. 추가된 리포좀 레이어를 통해 기존의 AL에 비해 종양 표적능이 증가하고 치료효과도 AL보다 LAL이 더 좋았다는 것을 확인했습니다.

  • 편집위원

    종양 치료 연구분야 중 온열 요법으로 진행하는 PTT (photothermal therapy)가 있는데, PTT는 특정 파장의 레이저에 반응하는 물질을 이용하여 종양을 제거하는 것이다. 이 논문에서는 금 (Au)이 코팅된 liphosome에 방사성동위원소인 Cu-64를 표지하여 종양표적 생체 PET 영상 및 PTT를 이용한 종양 치료까지 가능한 64Cu-LAL 물질의 개발과 함께 이를 이용한 마우스 생체 실험 결과를 제시하고 있다.

    덧글달기2021-10-19 15:14:47

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