對 Naïve Beagle Dog模型中納米金剛石-多柔比星複合物的安全性評價

2023-03-20

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1. 多柔比星 (DOX)

多柔比星 (DOX) 是一種抗生素，自 1960 年代以來已被廣泛用作化療劑。多柔比星是一種高效的蒽環類化療藥物，可有效治療多種惡性腫瘤，但美中不足的是會在許多受試者中引起心髒毒性。

2. 納米金剛石 (ND)

納米金剛石 (ND) 是最有前途的化學療法載體之一，但是，它們往往會在儲存時或者當暴露於 pH 值或離子強度的輕微變化時發生聚集效應。

3. 納米金剛石和多柔比星的化合物(ND-DOX)

作為一種有效且廣泛使用的化療劑，多柔比星在臨床應用中因劑量毒性而影響使用範圍，包括累積的心髒毒性和骨髓抑製。低劑量或緩慢釋放多柔比星可以預防此類副反應，從而實現長期化療。由於缺乏特異性和靶向遞送，納米藥物遞送係統可用作克服毒性。納米金剛石具有高的細胞吸收率和低的細胞毒性，此外，多柔比星可以在堿性條件下通過物理吸附可逆地負載到納米金剛石上。因此，納米金剛石是設計高效藥物遞送納米載體和治療係統的有前途的策略。

發生耐藥和藥物外排是癌症治療的兩個重要限製因素。納米金剛石遞送係統可以避免運輸蛋白的消耗，並保留足夠量的藥物暴露於疾病部位。

納米金剛石和多柔比星的化合物(NDX)可通過降低早期死亡率和抑製腫瘤生長來提高治療效果，而單獨給藥則沒有明顯的療效，此外，沒有明顯的骨髓抑製。與小鼠肝腫瘤和乳腺癌模型的常規多柔比星療法相比，NDX 改善細胞凋亡和腫瘤生長抑製，同時降低毒性。 NDX 遞送係統可抑製乳腺癌、轉移性激素難治性前列腺癌的肺轉移，並有助於減少獲得化療療效所需的多柔比星劑量。納米金剛石給藥體外和體內模型的綜合評價表明，ND-藥物可以延長藥物釋放，加速腫瘤細胞凋亡，減少骨髓抑製等全身副作用。

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Characterization of ND, DOX and NDX complex

4. 使用Naïve beagle dog 評估納米金剛石-多柔比星複合物的安全性

在這項研究中，研究人員使用Naïve Beagle Dog來評估納米金剛石藥物遞送平台遞送 DOX 的安全性。第 1-3 組的雄性幼齡Naïve Beagle Dog分別靜脈注射 DOX、ND 和 NDX。第 4 組雌性幼齡Naïve Beagle Dog通過靜脈注射 NDX。第 5 組雄性幼齡Naïve Beagle Dog通過肝門靜脈注射NDX。所有治療組均以 3.648 mg/kg 的劑量水平給藥。給藥後，動物隨後進入觀察階段，以評估其健康狀況的可見變化。同時，在給藥前後采集血液和尿液進行綜合分析。結果表明單獨使用多柔比星會引起嚴重的損傷，而 NDX 可顯著減輕多柔比星的毒性。

Naïve beagle dog 實驗操作

此項動物實驗是與上海hjc黄金城臨床前研究平台組聯合進行的。 13 隻 Naïve Beagle Dog分為 5 組，單次靜脈注射（IV）給予 1 mg/mL 多柔比星（第 1 組）、1 mg/mL 納米金剛石（第 2 組）、 NDX 混懸液（第 3-5 組）。無菌水第 1-4 組靜脈注射，第5組肝門靜脈注射。

第 5 組的動物接受了 HPV 插管手術，並在進行研究之前恢複幾天。根據個體體重給予每隻試驗動物的劑量為3.648mg/kg。給藥當天測量體重並記錄。在接下來的五天裏，動物可以自由飲水，但在研究結束時采集血樣之前禁食過夜（至少 10 小時）。

組織病理學分析

對用多柔比星、納米金剛石和 NDX 處理的Naïve Beagle Dog進行組織病理學分析，並對肝髒、脾髒、腎髒、肺和心髒的組織進行蘇木精和伊紅染色。研究人員發現使用靜脈注射的多柔比星和 NDX 組之間存在顯著差異。

肝髒組織病理學分析表明，用 DOX 治療的Naïve Beagle Dog有更大的損傷。死的Naïve Beagle Dog肝髒結構紊亂，有出血，肝細胞明顯變性，有炎症細胞。用多柔比星治療的存活的Naïve Beagle Dog在肝髒中也有變性和炎症細胞。NDXHPV組也有一些輕微的退化和結構紊亂。 ND-IV 和 NDX-IV 組的肝髒結構變化輕微或幾乎正常。脾髒方麵，用多柔比星處理的Naïve Beagle Dog出現結構紊亂，用納米金剛石處理的Naïve Beagle Dog基本上是紅髓，變性明顯。此外，用 NDX-HPV 治療的Naïve Beagle Dog表現出脾髒血竇擴張和退化。 NDX-IV組的脾髒變化輕微。

腎髒組織切片顯示，用多柔比星治療的Naïve Beagle Dog顯示血管有血瘀和炎症細胞。用納米金剛石處理過的Naïve Beagle Dog的腎髒出現輕度至中度變性，間質纖維出現增生。 NDX-HPV組的小管不規則。在用 NDX-IV 治療的Naïve Beagle Dog的腎髒中僅觀察到微小變化。

肺部組織切片進一步顯示，用DOX治療的Naïve Beagle Dog肺泡內有大量滲出物，肺毛細血管內有出血和淤滯。 NDXHPV組肺泡壁有炎性變性，肺泡上皮增生，而ND-IV和NDXIV組Naïve Beagle Dog肺僅有輕度病變。

用NDX-IV治療的Naïve Beagle Dog的心髒未見明顯異常，而用DOX-IV、ND-IV和NDX-HPV治療的Naïve Beagle Dog顯示心肌細胞變薄、間質水腫、心肌炎的證據。總之，基於組織形態學的結果表明，對於用 NDX-IV 治療的Naïve Beagle Dog，每個器官的病變都是輕微的。其他治療組的肝、脾、腎、肺、心髒均有較明顯的一定程度的損傷。

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Histopathology of dogs treated with ND, NDX and DOX. Representative

血液學分析

血液學分析表明，ND-IV-M、NDX-IV-M、NDX-IV-F 和 NDX-HPV-M 不會引起白細胞、血小板計數、中性粒細胞和淋巴細胞的顯著變化。同時，納米金剛石或 NDX 不會引起亞急性炎症。平均紅細胞血紅蛋白和平均紅細胞血紅蛋白濃度分析表明，DOX、ND 和 NDX 組在正常範圍內幾乎沒有波動。這些結果表明，在納米金剛石和 NDX 組中，IV 和 HPV 注射均沒有明顯的血細胞完全破壞跡象。

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Complete hematology profiles of dogs treated with ND, NDX and DOX.

尿液分析

所有Naïve Beagle Dog的尿液樣本在給藥前後進行了測試。尿液pH值是腎髒調節酸堿平衡的指標。數據顯示，尿液 pH 值和尿液比重在給藥前後沒有明顯波動。但NDXM組尿蛋白明顯升高，提示腎炎發生。注射納米金剛石溶液36小時和60小時後Naïve Beagle Dog的尿液表現出相同的變化趨勢。熱量釋放峰麵積隨時間增加表明更多的 ND 被排出。更重要的是，研究人員通過透射電子顯微鏡（TEM）觀察了納米金剛石的顆粒，這證實了納米金剛石可以隨尿液排出。

Urinalysis analysis

總結

雖然多柔比星 (DOX) 是治療癌症最常見的化療藥物之一，但由於劑量相關的毒性，必須謹慎管理 DOX 的使用。據報道，與 DOX (NDX) 結合的納米金剛石 (ND) 藥物遞送係統可增強小鼠癌症模型的治療效果並減弱毒性。此外，廣泛的生物相容性研究表明，非人類靈長類動物似乎對 ND 具有良好的耐受性。在NDX臨床轉化之前，有必要驗證ND在大型哺乳動物中的安全性。大型動物的納米藥物安全性研究並不常見，這項工作代表了將早期進展連接到臨床評估的關鍵裏程碑。在此，NDs 作為藥物輸送平台的安全性在 Naïve Beagle Dog中進行了評估。該研究使用 DOX、ND、和 NDX 在雙性別動物模型中使用靜脈 (IV) 注射和肝門靜脈 (HPV) 注射方法。連續 5 天監測Naïve Beagle Dog的健康表型變化。獲得的血液和尿液用於臨床病理學研究。結果表明，ND 給藥平台顯著減輕了 Naïve Beagle Dog模型的 DOX 毒性。本研究為大型動物水平的 NDX 治療的臨床前安全性評估提供指導。

本研究綜合評估了使用 DOX、ND 和 NDX 處理的雙性別Naïve Beagle Dog模型。此外，驗證了同性別Naïve Beagle Dog之間的 HPV 和 IV 注射。不同給藥處理的共同研究結果表明，多柔比星單獨使用會對Naïve Beagle Dog的肝髒、脾髒、肺和腎髒器官造成損害。組織形態學結果表明，NDX-IV組沒有明顯的器官損傷。 NDX-HPV 組通過組織形態學和血液分析表明對肝髒和脾髒有輕微但可觀察到的副作用。此外，設法在尿液中檢測到 ND，這表明其代謝途徑可能是通過泌尿係統。這些研究為 NDX 治療的臨床前安全性評估提供了重要基礎。為癌症患者又提供了一種新的有前途的臨床替代方案。

參考文獻:

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