リポソーム-血漿タンパク質相互作用に対するグルコースの効果。臨床的に承認されたリポソーム製剤の生理学的応答への関連性。

Effect of Glucose on Liposome-Plasma Protein Interactions: Relevance for the Physiological Response of Clinically Approved Liposomal Formulations.

• Sara Palchetti
• Luca Digiacomo
• Daniela Pozzi
• Riccardo Zenezini Chiozzi
• Anna Laura Capriotti
• Aldo Laganà
• Roberto Coppola
• Damiano Caputo
• Mohammad Sharifzadeh
• Morteza Mahmoudi
• Giulio Caracciolo

抄録

最近、臨床現場でのナノ粒子の成功率が低下しているのは、ナノ粒子の生物学的アイデンティティを変化させる「生体分子コロナ（BC）」の吸着が原因であるという概念が浮上してきています。タンパク質の変化とは別に、ヒトのメタボロームの変化がBCの装飾を変化させる可能性がありますが、これはこれまでのところ十分に対処されていませんでした。ここでは、モデル代謝物としてグルコースを用い、モデルナノ粒子としてのリポソームと血漿タンパク質との相互作用が正常血糖値と糖尿病血糖値にどのように影響するかを調べています。モデルリポソームとしては、乳がんと転移性膵臓がんの治療に使用されているDoxovesとOnivydeが使用されています。グルコースがBCの構造と組成に影響を与えることが示された。リポソーム-BC複合体の生物学的効果を、DoxovesについてはMCF 7およびMDA-MB-231乳がん細胞、Onivydeについては膵腺がん(PANC-1)およびインスリン腫(INS-1)細胞で検討した。グルコースの存在下では、リポソーム-タンパク質複合体の細胞毒性とヒト単球性THP1細胞株による取り込みが増加する。これらの結果は、グルコース濃度の変化、より一般的にはヒトのメタボロームの変化が、リポソームの生物学的同一性、ひいては治療効果を含むin vivoでの生理学的測定に基本的な役割を果たしている可能性があることを示している。

Recently, the concept is emerging that the reduced success of nanoparticles in clinical practice is due to the adsorption of the "biomolecular corona (BC)," which alters their biological identity. Apart from protein variations, alterations in the human metabolome may change the BC decoration, which has poorly been addressed so far. Here, glucose is used as a model metabolite and how the interactions between liposomes (as a model nanoparticle) and plasma proteins are influenced by normal and diabetic sugar blood levels is explored. As model liposomes, Doxoves and Onivyde are used that are used for the treatment of breast and metastatic pancreatic cancer, respectively. It is shown that glucose does affect the structure and composition of BC. The biological effects of liposome-BC complexes are investigated in MCF 7 and MDA-MB-231 breast cancer cells for Doxoves and in pancreatic adenocarcinoma (PANC-1) and insulinoma (INS-1) cells for Onivyde. In the presence of glucose, the cellular toxicity of liposome-protein complexes and uptake by human monocytic THP1 cell line increases. These results demonstrate that alterations in glucose concentration, and more generally changes in the human metabolome, may play a fundamental role in the biological identity of liposomes and, consequently, on their in vivo physiological readouts including therapeutic efficacy.

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