Tobacco mosaic virus delivery of mitoxantrone for cancer therapy.
Tobacco mosaic virus delivery of mitoxantrone for cancer therapy.
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DOI：
10.1039/c8nr04142c
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发表时间：
2018-08-30
期刊：
影响因子：
6.7
通讯作者：
Steinmetz NF
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lin RD ;Steinmetz NF
米托蒽醌(MTO)是一种拓扑异构酶II抑制剂，已被用于治疗各种形式的癌症，无论是作为单独的化疗方案还是作为鸡尾酒疗法的组成部分。然而，与其他抗肿瘤药物一样，MTO具有严重的心脏副作用。因此，药物输送方法有望提高这种化疗的安全性和适用性。在这里，我们报告了一种源于烟草花叶病毒(TMV)的基于植物病毒的纳米技术作为MTO的载体应用于癌症治疗。TMV是一种大长径比的软物质纳米管，其尺寸为300×18 nm，沟道宽度为4 nm。内表面和外表面的表面化学是不同的，我们建立了电荷驱动的药物加载机制，以适应治疗药物在通道内的药物输送。我们展示了将MTO有效加载到TMV中，每个TMV载体可产生约1,000个MTO。通过体内外模型评价MTO负载TMV(MTOTMV)的疗效。体外试验证实，当通过TMV在一组癌细胞系中传递MTO时，MTO保持其有效性。利用三阴性乳腺癌小鼠模型体内给药显示，TMV传递的MTO与游离MTO相比具有更好的疗效。这项研究展示了以植物病毒为基础的纳米技术在癌症治疗和药物输送方面的潜力。
Mitoxantrone (MTO) is a topoisomerase II inhibitor which has been used to treat various forms of cancer either as solo chemotherapy regimen or as component in cocktail treatments. However, as with other anti-neoplastic agents, MTO has severe cardiac side effects. Therefore, a drug delivery approach holds promise to improve safety and applicability of this chemotherapy. Here, we report the application of a plant virus-based nanotechnology derived from tobacco mosaic virus (TMV) as a delivery vehicle for MTO towards cancer therapy. TMV is a high aspect-ratio, soft-matter nanotube with dimensions of 300×18 nm and a 4-nm wide channel. The surface chemistry of the interior and exterior surfaces is distinct and we established charge-driven drug loading mechanisms to accommodate therapeutics inside the channel for drug delivery. We demonstrate effective MTO loading into TMV yielding ~ 1,000 MTO per TMV carrier. Treatment efficacy of MTO-loaded TMV (MTOTMV) was assessed in in-vitro and in-vivo models. In-vitro testing confirmed that MTO maintained its efficacy when delivered by TMV in a panel of cancer cell lines. Drug delivery in-vivo using a mouse model of triple negative breast cancer demonstrated superior efficacy of TMV-delivered MTO vs. free MTO. This study demonstrates the potential of plant virus-based nanotechnology for cancer therapy and drug delivery.
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