陳 婷,魯 瑩

(第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院藥劑學(xué)教研室,上海 200433)

載抗腫瘤藥物納米靶向給藥系統(tǒng)的研究進(jìn)展

陳 婷,魯 瑩

(第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院藥劑學(xué)教研室,上海 200433)

利用納米微粒作為小分子抗腫瘤藥物靶向傳遞系統(tǒng)的研究正在快速的發(fā)展和進(jìn)行中，將抗腫瘤藥物用各種不同材料的納米微粒包裹，可以有助于提高其水溶性，增加腫瘤組織中的藥物分布，以及加強(qiáng)抗腫瘤活性，同時(shí)減小對(duì)其他組織器官的非特異性毒性。此類(lèi)研究主要集中在如何使得抗腫瘤藥物在靶向腫瘤組織部位釋放傳遞以及限制其對(duì)健康組織器官的影響，本文從當(dāng)今常見(jiàn)納米載藥系統(tǒng)的類(lèi)型以及腫瘤細(xì)胞靶向、腫瘤微環(huán)境靶向以及腫瘤轉(zhuǎn)移灶靶向等多方面綜述載抗腫瘤藥物納米微粒傳遞系統(tǒng)的研究進(jìn)展。

納米粒；抗腫瘤藥物；靶向治療

化療即用化學(xué)合成藥物治療疾病的方法，是目前治療腫瘤及某些自身免疫性疾病的主要手段之一。一般常規(guī)化療時(shí)，藥物較難在腫瘤內(nèi)部達(dá)到有效濃度，且藥物分布全身易致系統(tǒng)性毒副反應(yīng)。若不良反應(yīng)嚴(yán)重時(shí)，患者因順應(yīng)性差而被迫中斷化療，甚至危及生命。故研發(fā)新型的抗腫瘤化療藥物，或改變現(xiàn)有化療藥物的劑型和藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)，以適宜的方式作用于腫瘤組織是提高化療療效的重要手段。尋求一種安全、高效、靶向的劑型已成為臨床用藥的核心問(wèn)題之一。筆者期望的載藥系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：有較好的水溶性以便于藥物傳遞；藥物在生物體內(nèi)半衰期長(zhǎng)，可躲避網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)和單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)的破壞；在腫瘤組織和細(xì)胞中有較高的藥物累積；具有穩(wěn)定的釋放行為；降低耐藥性。

納米給藥系統(tǒng)的出現(xiàn)使得以上目標(biāo)有了實(shí)現(xiàn)的可能性，它是一種新型的控釋系統(tǒng)，它與微米顆粒載體的主要區(qū)別是超微小體積，并能直接作用于細(xì)胞，通過(guò)控制藥物在靶細(xì)胞的持續(xù)緩慢釋放，可有效延長(zhǎng)作用時(shí)間，維持有效的藥物濃度，并可提高基因轉(zhuǎn)染效率和轉(zhuǎn)染產(chǎn)物的生物利用度。因而在保證療效的前提下，可減少給藥劑量，減輕或避免毒副反應(yīng)，在靶向基因轉(zhuǎn)染中可提高藥物及基因的穩(wěn)定性，形成較高的局部濃度。筆者將從以下方面對(duì)當(dāng)今納米微粒載藥系統(tǒng)的研究進(jìn)展進(jìn)行闡述。

1 常見(jiàn)的納米微粒載藥系統(tǒng)

美國(guó)國(guó)際腫瘤協(xié)會(huì)對(duì)納米粒的定義為粒徑在1～100 nm之間的膠粒，具體的粒徑雖然沒(méi)有嚴(yán)格要求，但研究表明一般在10～100 nm之間效果較好[1,2]。常見(jiàn)的納米微粒劑型與特點(diǎn)如下：

1.1脂質(zhì)體 脂質(zhì)體是近二十年來(lái)最初研究的納米給藥劑型，具有類(lèi)生物膜雙層結(jié)構(gòu)及球狀外形包裹內(nèi)部的水相部分，故同時(shí)具備親水性和親脂性，加之其表面修飾簡(jiǎn)單易行，且具有靶向的潛質(zhì)，現(xiàn)已有此類(lèi)劑型在臨床上使用，如阿霉素脂質(zhì)體(Doxorubicin Liposomal，Doxli)，主要用于治療進(jìn)展期及鉑類(lèi)化療藥化療后復(fù)發(fā)的卵巢腫瘤患者[3]，以及枸櫞酸柔紅霉素脂質(zhì)體(DaunoXome)，主要用于治療AIDS/艾滋病相關(guān)的卡波氏肉瘤[4]。

1.2高分子聚合物納米載體 一般用于制備納米粒的高分子聚合物都采用天然大分子或者合成的大分子材料，通過(guò)包裹以及共價(jià)結(jié)合的形式載藥[5]。常用的天然大分子一般為：殼聚糖、明膠、淀粉、白蛋白等。常見(jiàn)的人工合成的有機(jī)高分子材料載體材料如下幾類(lèi)：聚氰基丙烯酸烷基酯(PACA)、聚乳酸類(lèi)(PLA)、聚乳酸聚乙醇酸共聚物(PLGA)、聚酰胺-胺型樹(shù)枝狀高聚物(PAMAM-D)等。這些材料一般具有較好的水溶性和生物可降解性，對(duì)生物體幾乎無(wú)毒性作用，且表面可以進(jìn)行各種修飾，例如PEG化，使納米粒具有長(zhǎng)循環(huán)的效果，抗體修飾可達(dá)靶向遞釋的目的。

1.3納米膠囊載體 以?xún)捎H嵌段共聚物為載體制備的納米膠囊給藥系統(tǒng)在抗腫瘤藥物的傳遞領(lǐng)域受到了較為廣泛的關(guān)注。此類(lèi)兩親嵌段共聚物一端具親水基團(tuán)，而另一端具疏水基團(tuán)，產(chǎn)生了溶解性的差異，因此，在水性溶液中可以形成具有親水殼、疏水核的特殊結(jié)構(gòu)，一方面對(duì)于膠囊起著穩(wěn)定與保護(hù)的作用，另一方面能將藥物聚集包裹于中心，為藥物的高包封高載藥奠定了基礎(chǔ)[6]。

1.4病毒或病毒狀納米載體 多種病毒包括錫蘭豇豆花葉病毒(CPMV)、豇豆褪綠斑點(diǎn)病毒(CCMV)、犬細(xì)小病毒(CPV)、熱休克蛋白(HSP)、噬菌體都被應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)以及藥物傳遞系統(tǒng)方面。通過(guò)化學(xué)和基因的手段，一些靶向分子和肽類(lèi)的生物學(xué)功能形態(tài)可以被展示在病毒的殼體表面，所以部分配體或者抗體，例如轉(zhuǎn)鐵蛋白、葉酸、單鏈抗體已被連接在病毒表面以形成特定腫瘤靶向[7,8]。同時(shí)，某些病毒亞群對(duì)于一些特定的受體具有天然親和作用，可以對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行增量調(diào)節(jié)。

2 靶向納米微粒載藥系統(tǒng)

正常組織中的微血管內(nèi)皮間隙致密、結(jié)構(gòu)完整,大分子和脂質(zhì)顆粒不易透過(guò)血管壁,而實(shí)體瘤組織中血管豐富、血管壁間隙較寬、結(jié)構(gòu)完整性差,淋巴回流缺失,造成大分子類(lèi)物質(zhì)和脂質(zhì)顆粒具有選擇性高通透性和滯留性,這種現(xiàn)象被稱(chēng)作實(shí)體瘤組織的高通透性和滯留效應(yīng)(enhanced permeability and retention effect,簡(jiǎn)稱(chēng)EPR效應(yīng))[9]。現(xiàn)已有各個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明EPR效應(yīng)在動(dòng)物腫瘤模型和人類(lèi)腫瘤中是真實(shí)存在的，故小于150 nm，中性或帶些微負(fù)電荷的粒子相對(duì)比較容易進(jìn)入腫瘤組織[2]。另外，若能給予納米粒一個(gè)特異性靶向配體形成主動(dòng)靶向可以更好的介導(dǎo)其向腫瘤組織和細(xì)胞分布及釋放，這種選擇性殺傷靶向病灶而不影響周?chē)】灯鞴俳M織的方法可以顯著提高治療效果。

2.1靶向腫瘤細(xì)胞 將靶分子連接在納米粒表面，使其與腫瘤細(xì)胞表面特異性表達(dá)或者過(guò)度表達(dá)的某種抗體或者受體結(jié)合，可以使得納米粒具有定位遞釋作用。這種通過(guò)受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞作用機(jī)制已得到研究證實(shí)[10]。

細(xì)胞表面受體的配體一般分為以下兩類(lèi)[11]：天然大分子，比如葉酸；生長(zhǎng)因子，如內(nèi)皮生長(zhǎng)因子，具有低分子量和低免疫原性的優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于單克隆抗體而言，抗體片段，如抗原結(jié)合片段、單鏈可變片段等，可以降低免疫原性，改善納米粒的藥物代謝分布。Sapra 等[12,13]將脂質(zhì)體與抗體片段結(jié)合，比較與單克隆抗體結(jié)合，顯著降低了清除率，增加了藥物在生物體內(nèi)的半衰期，使得脂質(zhì)體有充分的時(shí)間達(dá)到靶器官的分布與積蓄，從而更加準(zhǔn)確的識(shí)別病灶。

當(dāng)靶向納米粒構(gòu)建成功以后，筆者關(guān)注的另外一個(gè)問(wèn)題是其能否被靶細(xì)胞吞噬。如果配體結(jié)合不能引發(fā)細(xì)胞內(nèi)吞作用，藥物仍然可以通過(guò)簡(jiǎn)單擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞或者待其從納米粒中釋放后通過(guò)其他運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)入細(xì)胞，這樣藥物仍然可以彌散至健康組織中而不是定向的與腫瘤細(xì)胞結(jié)合。Sugano 等[14,15]通過(guò)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，以阿霉素為模型藥物制備納米粒，測(cè)定納米粒被吞噬以及未被吞噬的細(xì)胞內(nèi)阿霉素濃度，結(jié)果顯示具有顯著性，同時(shí)Heidel等[16]通過(guò)透射電鏡成像，觀(guān)察表面以人轉(zhuǎn)鐵蛋白修飾的高聚物納米微粒與腫瘤細(xì)胞結(jié)合的情況，發(fā)現(xiàn)其可以遍布胞漿并集中在內(nèi)涵體中。

2.2靶向腫瘤微環(huán)境 由于EPR效應(yīng)被證實(shí)可以直接使得載藥納米粒微粒富集于腫瘤部位，關(guān)于是否有必要給予納米粒靶向性配體在學(xué)術(shù)界一直處于存在爭(zhēng)論。但是EPR效應(yīng)對(duì)于腫瘤脈管系統(tǒng)發(fā)展到一定程度的腫瘤組織而言也許作用較大，對(duì)于那些缺乏發(fā)育完好的脈管系統(tǒng)的小腫瘤而言，能夠靶向識(shí)別其腫瘤細(xì)胞以及腫瘤微環(huán)境就顯得十分重要。

Abraxane(紫杉醇-白蛋白結(jié)合顆粒注射懸濁液)在腫瘤部位的累積，部分歸因于白蛋白與細(xì)胞表面糖蛋白gp60受體結(jié)合介導(dǎo)的內(nèi)皮胞轉(zhuǎn)作用，證明靶向細(xì)胞膜穴樣內(nèi)陷可能會(huì)使得藥物泵向血外，進(jìn)入附近的組織。Karmali 等[17]通過(guò)噬菌體展示技術(shù)篩選了兩個(gè)腫瘤靶點(diǎn)肽LyP-1和 Cys-Arg-Glu-Lys-Ala (CREKA)，將其結(jié)合在Abraxane上，可以增加藥物的腫瘤內(nèi)蓄積，LyP-1結(jié)合的Abraxane對(duì)于乳腺腫瘤以及卵巢腫瘤的抑制作用遠(yuǎn)大于未靶向結(jié)合的藥物。CREKA可以與腫瘤血管以及血管間隙凝結(jié)的血漿蛋白結(jié)合，故它也可以作為一個(gè)靶向配體，其在前列腺腫瘤模型中已被證實(shí)。Agemy等[18]將CREKA修飾的納米粒使其阻塞腫瘤血管，降低血流量，從而限制腫瘤的生長(zhǎng)。

靶向內(nèi)皮細(xì)胞的受體，常見(jiàn)的有環(huán)狀精氨酸-甘氨酸-門(mén)冬氨酸-D-酪氨酸-賴(lài)氨酸(RGD)，尿激酶纖維蛋白溶酶原激活劑(uPA)等。RGD[6]在某些腫瘤新生血管系統(tǒng)內(nèi)皮細(xì)胞表面的整聯(lián)蛋白αvβ3上的過(guò)度表達(dá)，故其可以作為納米粒的靶向部分。uPA[19]是一種絲氨酸蛋白酶，可以調(diào)節(jié)多種行為，包括基質(zhì)降解作用、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性、轉(zhuǎn)移以及血管發(fā)生。uPA受體(uPAR)可以控制腫瘤以及其內(nèi)皮細(xì)胞的活性，同時(shí)，大部分正常組織器官幾乎不表達(dá)此種受體，故uPA可以作為同時(shí)針對(duì)腫瘤細(xì)胞、脈管系統(tǒng)以及間質(zhì)的多重靶頭。

2.3靶向腫瘤轉(zhuǎn)移灶 預(yù)防腫瘤轉(zhuǎn)移是愈后恢復(fù)的重中之重，具有腫瘤轉(zhuǎn)移灶的患者生存期遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于未轉(zhuǎn)移者。可見(jiàn)，能夠追蹤和殺死全身循環(huán)中的轉(zhuǎn)移灶以及腫瘤干細(xì)胞是下一步的治療策略以及研究重點(diǎn)。基于“種子和土壤”理論,某種特定的腫瘤都有其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)移部位，例如乳腺腫瘤經(jīng)常轉(zhuǎn)移至肺與骨，肺癌則最易轉(zhuǎn)移至腦[203]。新興的分子水平機(jī)制更好的支持了這種說(shuō)法。限制轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞向健康器官的生長(zhǎng)是治療腫瘤的一個(gè)新目標(biāo)，Garg 等[21]將PEG化納米粒表面以擬纖維結(jié)合蛋白肽結(jié)合，用來(lái)形成對(duì)轉(zhuǎn)移的結(jié)腸腫瘤細(xì)胞的靶向功能。

骨橋蛋白是乳腺腫瘤向骨轉(zhuǎn)移的促成因子之一，在破骨細(xì)胞與乳腺腫瘤細(xì)胞表面均過(guò)度表達(dá)，可能會(huì)令骨與癌細(xì)胞之間相互作用而導(dǎo)致骨質(zhì)溶解，故骨橋蛋白可以作為一個(gè)阻止腫瘤細(xì)胞向骨轉(zhuǎn)移的靶點(diǎn)。Elazar 等[22]將骨橋蛋白與骨涎蛋白的反義DNA修飾于高聚物納米粒表面，以此治療乳腺腫瘤模型大鼠，結(jié)果證明其能較好的抑制骨轉(zhuǎn)移。

現(xiàn)今的動(dòng)物腫瘤模型均為基于特定器官的原位瘤，而置于循環(huán)中轉(zhuǎn)移腫瘤模型的建立還有待發(fā)展，以后的發(fā)展方向?qū)⒂胁糠株P(guān)注在此[23]。

3 問(wèn)題及展望

納米粒作為抗腫瘤藥物的傳遞工具本身具有很大的優(yōu)勢(shì)，可以通過(guò)處方篩選改變其粒徑大小，以及在其表面進(jìn)行各種必要的修飾都可以得到人類(lèi)所需要的特性[24,25]。當(dāng)今納米微粒載藥系統(tǒng)亟解決的問(wèn)題如下：包封和載藥量有限；不能控制納米粒在組織以及細(xì)胞內(nèi)的釋放；不能同時(shí)靶向腫瘤細(xì)胞和腫瘤微環(huán)境。為了解決此類(lèi)問(wèn)題，需要對(duì)納米微粒進(jìn)行精密的結(jié)構(gòu)改造，多重靶點(diǎn)設(shè)計(jì)，結(jié)合分子水平理論的腫瘤演進(jìn)過(guò)程，納米微粒載藥系統(tǒng)將向更加個(gè)性化以及人性化的方向發(fā)展，藥物代謝動(dòng)力學(xué)以及藥效學(xué)分析和定量組織分布將成為今后納米微粒給藥系統(tǒng)研究的焦點(diǎn)。

[1] Dreher MR, Liu W, Michelich CR,etal. Tumor vascular permeability, accumulation, and penetration of macromolecular drug carriers[J]. Natl Cancer Inst，2006,98(5):335.

[2] Nomura T, Koreeda N, Yamashita F,etal. Effect of particle size and charge on the disposition of lipid carriers after intratumoral injection into tissueisolated tumors[J]. Pharm Res,1998,15(1):128.

[3] Soundararajan A, Bao A, Phillips WT,etal.[186Re]Liposomal doxorubicin (Doxil): in vitro stability, pharmacokinetics, imaging and biodistribution in a head and neck squamous cell carcinoma xenograft model [J]. Nucl Med Biol,2009,36(5):515.

[4] Rosenthal E, Poizot-Martin I, Saint-Marc T,etal. Phase IV study of liposomal daunorubicin (DaunoXome) in AIDS-related Kaposi sarcoma[J]. Am J Clin Oncol,2002,25(1): 57.

[5] Rawat M, Singh D, Saraf S,etal. Nanocarriers: promising vehicle for bioactive[J]. Biol Pharm Bull,2006,29(9):1790.

[6] Zhan CY, Gu B, Xie C,etal. Cyclic RGD conjugated poly(ethylene glycol)-co-poly(lactic acid) micelle enhances paclitaxel anti-glioblastoma effect[J]. J Control Release,2010,143(1):136.

[7] Manchester M,Singh P. Virus-based nanoparticles (VNPs): platform technologies for diagnostic imaging[J]. Adv Drug Deliv Rev,2006,58(14):1505.

[8] Singh P,Destito G,Schneemann A,etal. Canine parvovirus-like particles, a novel nanomaterial for tumor targeting[J]. J Nanobiotechnology,2006,4:2.

[9] Matsumura Y,Maeda H. A new concept for macromolecular therapeutics in cancer chemotherapy: mechanism of tumoritropic accumulation of proteins and the antitumor agent smancs[J]. Cancer Res,1986, 46(12):6387.

[10] Thierry B. Drug nanocarriers and functional nanoparticles: applications in cancer therapy[J]. Curr Drug Deliv,2009,6(4):391.

[11] Ferrari M. Cancer nanotechnology: opportunities and challenges[J]. Nat Rev Cancer ,2005,5(3): 161.

[12] Sapra P,Tyaqi P,Allen TM.Ligand-targeted liposomes for cancer treatment[J]. Curr Drug Deliv,2005, 2(4):369.

[13] Sapra P,Moase EH,Ma J,etal. Improved therapeutic responses in a xenograft model of human B lymphoma (Namalwa) for lipo-somal vincristine versus liposomal doxorubicin targeted via anti-CD19 IgG2a or Fab′ fragments[J]. Clin Cancer Res,2004,10(3):1100.

[14] Sugano M,Eqilmez NK,Yokota SJ,etal. Antibody targeting of doxorubicin-loaded liposomes suppresses the growth and metastatic spread of established human lung tumor xenografts in severe combined immunodeficient mice[J]. Cancer Res.2000, 60,(24):6942.

[15] Goren D,Horowitz AT,Zalipsky S,etal. Targeting of stealth liposomes to erbB-2 (Her/2) receptor: in vitro and in vivo studies[J]. Br J Cancer,1996, 74(11):1749.[16] Heidel JD,Yu Z,Liu JY,etal. Administration in non-human primates ofescalating intravenous doses of targeted nanoparticles containing ribonucleotide reductase subunit M2 siRNA[J]. Proc Natl Acad Sci USA,2007,104(14):5715.

[17] Karmali PP,Kotamraju VR,Kastantin M,etal. Targeting of albumin-embedded paclitaxel nanoparticles to tumors[J]. J Nanomedicine,2009, 5(1): 73.

[18] Agemy L,Suqahara KN,Kotamraju VR,etal. Nanoparticle-induced vascular blockade in human prostate cancer[J]. Blood,2010,116(15):2847.

[19] Blasi F, Carmeliet P. uPAR: a versatile signaling orchestrator[J]. Nat Rev Mol. Cell Biol,2002，3(12)：932.

[20] Nguyen DX,Bos PD,Massague J. Metastasis: from dissemination to organ specific colonization[J]. Nat Rev Cancer,2009,9(4):274.

[21] Garg A,Tisdale AW,Haidari E,etal. Targeting colon cancer cells using PEGylated liposomes modified with a fibronectin-mimetic peptide[J]. Int J Pharm,2009,366(1-2):201.

[22] Elazar V,Adwan H,B?uerle T,etal. Sustained delivery and efficacy of polymeric nanoparticles containing osteopontin and bone sialoprotein antisenses in rats with breast cancer bone metastasis[J]. Int J Cancer,2010, 126(7):1749.

[23] Galanzha EI, Kim JW,Zhaorov VP.Nanotechnology-based molecular photoacoustic and photothermal flow cytometry platform for in vivo detection and killing of circulating cancer stem cells[J]. J Biophotonics,2009, 2(12):725.

[24] Schluep T,Cheng J,Khin KT,etal. Pharmacokinetics and biodistribution of the camptothecin-polymer conjugate IT-101 in rats and tumor-bearing mice[J]. Cancer Chemother Pharmacol,2006,57(5):654.

[25] Schluep T,Hwang J,Hildebrandt IJ,etal. Pharmacokinetics and tumor dynamics of the nanoparticle IT-101 from PET imaging and tumor histological measurements[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2009,106(27):11394.

2011-04-09

[修回日期] 2011-05-08

Studyontargetednanoparticlesforanticancertherapy

CHEN Ting，LU Ying

(Department of Pharmaceutics,School of Pharmacy,Second Military Medical University, Shanghai 200433,China)

The delivery of chemotherapeutics with targeted nanoparticles in anticancer therapy was a rapidly growing area of research. The advantages of targeted nanoparticles for drug delivery include water solubility increasement, tumor-specific accumulation and antitumor efficacy improvement, and nonspecific toxicity reduction. Current research in this field focused on understanding precisely how small molecules were released from nanoparticles and deliver to the targeted tumor tissues or cells, and how the unique biodistribution of the drug-carrying nanoparticles limits toxicity in major organs. The existing nanoparticles for the delivery of small-molecule anticancer agents and recent advances in this field were discussed in this paper.

nanopaticles; chemotherapeutics; targeted therapy

陳 婷(1983-)，女，碩士研究生.Tel: (021)81871288,E-mail:carina0831@163.com.

魯 瑩. Tel：(021)81871290，E-mail:acuace@163.com.

R954

A

1006-0111(2011)03-0176-04