Abstract Nucleotide-based drugs, such as antisense oligonucleotides (ASOs), have unique advantages in treating human diseases as they provide virtually unlimited ability to target any gene. However, their clinical translation faces many challenges, one of which is poor delivery to the target tissue in vivo . This problem is particularly evident in solid tumors. Here, we functionalized liposomes with a tumor-homing and -penetrating peptide, iRGD, as a carrier of an ASO against androgen receptor (AR) for prostate cancer treatment. The iRGD-liposomes exhibited a high loading efficiency of AR-ASO, and an efficient knockdown of AR gene products was achieved in vitro , including AR splice variants. In vivo , iRGD-liposomes significantly increased AR-ASO accumulation in the tumor tissue and decreased AR expression relative to free ASOs in prostate tumors established as subcutaneous xenografts. Similar results were obtained with intra-tibial xenografts modeling metastasis to bones, the predominant site of metastasis for prostate cancer. In treatment studies, iRGD-liposomes markedly improved the AR-ASO efficacy in suppressing the growth of both subcutaneous xenografts and intra-tibial xenografts. The inhibitory effect on tumor growth was also significantly prolonged by the delivery of the AR-ASO in the iRGD-liposomes. Meanwhile, iRGD-liposomes did not increase ASO accumulation or toxicity in healthy organs. Overall, we provide here a delivery system that can significantly increase ASO accumulation and efficacy in solid tumors. These benefits are achieved without significant side effects, providing a way to increase the antitumor efficacy of ASOs.

The effect of three commonly used surfactants, poloxamer 188 (P188), polysorbate 20 and 80 (PS20 and PS80), on the stability of a model protein, lactate dehydrogenase (LDH), was compared in aqueous solutions. In the absence of a surfactant, protein solution revealed a gradual decrease in surface tension as a function of time. The addition of surfactant resulted in a rapid decrease in the surface tension. This suggested that the surface behavior was dictated by the surfactant. PS20 and PS80 were more effective than P188 in preventing LDH adsorption on the solution surface. The advantage of polysorbates over P188 was also evident from the higher LDH tetramer recovery after shaking (room temperature, 30 h), especially when the surfactants were used at concentrations ≤ 0.01% w/v. However, PS20 and PS80 accelerated protein unfolding during quiescent storage at 40 °C. Based on circular dichroism results, polysorbates perturbed the tertiary structure of LDH but not the secondary structure, while P188 did not impact the protein structure and stability. Polysorbates were more effective in stabilizing LDH against mechanical stress (shaking), but their adverse effects on protein conformational stability need to be carefully evaluated.