Z Onkol 2000; 32(4): 89-95
DOI: 10.1055/s-2000-11213
Originalia

Karl F. Haug Verlag in MVH Medizinverlage Heidelberg GmbH & Co. KG

Delivery of N-(Phosphonacetyl)-L-aspartic acid encapsulated in thermosensitive sterically stabilized liposomes into cultured KB cells via folate receptor

Mohamed H. Gaber 1 , D. Papahadjopoulos2
  • 1Cairo University, Faculty of Science, Biophysics Department, Giza, Egypt.
  • 2California Pacific Research Institute, San Francisco, USA.
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Publication Date:
31 December 2000 (online)

 

Zusammenfassung

N-(Phosphonacetyl)-L-Asparaginsäure weist in vitro eine beträchtliche Zunahme ihrer wachstumshemmenden Wirkung auf, wenn sie in Liposome eingelagert wird. Die Ursache hierfür ist ihre hohe Polarität, durch die sie kaum in der Lage ist, in ihrer freien Form in die Zellmembran einzudringen. Folat-gerichtete wärmeempfindliche Liposome wurden hergestellt, indem 1 mol-% eines Folat-Polyethylenglycol-Distearoylphosphatidylethanolamin-Konstrukts (Folat-PEG-DSPE) in eine bimolekulare Lipidschicht aus Dipalmitoylphosphatidylcholin (DPPC)/hydriertem Sojaphosphatidylcholin (HSPC)/Cholesterol (Chol)/Phosphatidylethanolamin eingelagert wurde, das an der Aminoposition mit Polyethylenglycol mit einem molaren Verhältnis von 100 : 50 : 30 : 6 derivatisiert wurde. Das Einlagern des Folat-PEG-PE in die bimolekulare Schicht beeinflusste nicht die Größe der Liposome, wie durch die dynamische Lichtstreuungstechnik bestimmt wurde. PALA wurde mittels des Ausfrierverfahrens in die Liposome eingeschlossen und konnte freigesetzt werden, als die Liposome in 10 % Serum auf 42 °C erhitzt wurden. Die Messungen der Zytotoxizität (unter Verwendung der MTT-Analyse) des Arzneimittels in seinen freien und eingeschlossenen Formen wurden an KB-31-Zellen bei 37 °C und bei 42 °C durchgeführt. Die Inkubationszeiten für das Arzneimittel oder die Liposome betrugen 1, 5 und 72 Stunden. Das Arzneimittel war während der Inkubationszeiträume von 1 und 5 Stunden in seiner freien und eingeschlossenen Form nicht wirksam und wurde weder durch die Inkubationstemperatur (37 °C oder 42 °C) noch durch das Vorhandensein von Folat-PEG-PE beeinflusst. Andererseits war das Arzneimittel in seiner eingeschlossenen und freien Form äußerst wirksam, als es für 72 Stunden mit den Zellen inkubiert wurde, und die Folat enthaltenden Liposome zeigten die höchste Wirksamkeit im Vergleich zu denen ohne Folat. Die Wirksamkeit wurde jedoch nicht durch die Inkubationstemperatur (37 °C oder 42 °C) beeinflusst. Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass stark polare Arzneimittel, wie z.B. PALA sowie andere Propharmaka, ihre Wirkung erst dann zeigen, wenn sie für einen langen Zeitraum mit den Zellen inkubiert werden, auch wenn sie in Liposome eingebaut sind und auch wenn das Arzneimittel in das Innere der Zellen freigesetzt werden kann. Der Grund hierfür kann die niedrigere Permeabilität der endosomalen Membranen gegenüber solchen Arzneimitteln sein.

Abstract

N-(phosphonacetyl)-L-aspartic acid (PALA) exhibits a considerable increase in its in vitro growth inhibitory potency when it is incorporated into liposomes. This is due to, its high polarity which hardly enable it to enter the cell membrane in its free form. Folate-targeted thermosensitive liposomes were prepared by incorporating 1 mol% of a folate-polyethyleneglycol-distearoylphosphatidylethanolamine (folate-PEG-DSPE) construct into a lipid bilayer composed of Dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) / Hydrogenated Soy phosphatidylcholine (HSPC) / Cholesterol (Chol) / Phosphatidylethanolamine derivatized at the amino position with polyethyleneglycol (PEG - PE) at a molar ratio of (100 : 50 : 30 : 6). Incorporation of folate-PEG-PE in the bilayer, did not affect the size of the liposome as determined by dynamic light scattering technique. PALA was encapsulated in the liposomes by freeze - thaw technique, and was able to be released when the liposome was heated to 42° C in 10 % serum. The cytotoxicity measurements (using MTT assay) ofthe drug in its free and encapsulated forms were performed on KB-31 cells at 37° C, and 42° C. The incubation times for the drug or liposomes were performed at one, 5 and 72 hrs. The drug was not potent in its free or encapsulated form for the incubation periods of one and five hours, and was not affected by the incubation temperature (37° or 42° C) or by the presence of folate-PEG-PE. On the other hand, the drug was extremely potent in its encapsulated and free form, when icubated for 72 hours with the cells, and the liposomes which contained folate exhibited the highest potency compared to the one without folate. However, the potency was not affected by the incubation temperature (37° or 42° C). Our results suggest that highly polar drugs such as PALA and other prodrugs may not exhibit their action untill they are incubated for a long period of time with the cells, even when they are encapsulated in liposomes, and even when the drug can be released inside the cells. This may be due to the lower permeability of the endosomal membranes to such drugs.

Schlüsselwörter

Liposome - PALA - Folsäure - Zytotoxizität - Wärmeempfindlichkeit - Größenverteilung - Tumorzellen

Keywords

liposomes - PALA - folic acid - cytotoxicity - thermosensitivity - size distribution - tumor cells

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Correspondence to:

Dr. Mohamed H. Gaber

Cairo University, Faculty of Science, Biophysics Department, Giza, Egypt