石欽 周晨 劉家成 黃松江 楊崇圖 熊斌

原發(fā)性肝癌是全球最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率居惡性腫瘤第6位，死亡率居第4位，每年超過100萬人死于肝癌[1]。其中最主要的是肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC），約占85%～90%。由于其發(fā)病隱匿且發(fā)展迅速，很多患者發(fā)現(xiàn)時已進展至中晚期，從而失去了根治性治療的機會。經(jīng)肝動脈化療栓塞（transarterial chemoembolization，TACE）是中晚期肝癌的首選治療方式，通過栓塞實現(xiàn)局部缺血壞死，同時提供化學療法殺傷腫瘤細胞[2]。然而，以碘化油、明膠海綿顆粒等為栓塞材料的傳統(tǒng)TACE（conventional TACE，cTACE）在部分腫瘤中栓塞效果不理想，有些患者肝功能損害較明顯。因此，載藥栓塞材料的研發(fā)具有廣闊的前景且備受關(guān)注。本文就目前已研發(fā)的載藥栓塞材料在肝癌治療中的應(yīng)用作一綜述。

一、藥物洗脫微球

藥物洗脫微球（drug-eluting beads，DEB）是目前市面上主要用于TACE治療的載藥栓塞劑。理想情況下，DEB應(yīng)具有以下特征：可視性、靶向性、長時間維持藥物濃度、低的并發(fā)癥。除了所載藥物的細胞毒性作用外，DEB還可通過完全的血管栓塞引起腫瘤細胞死亡，進而延緩腫瘤生長。有關(guān)DEB的載藥機制及在肝癌中的應(yīng)用詳見表1。

表1 有關(guān)DEB的載藥機制及在肝癌中的應(yīng)用

（一）DEB藥物裝載機制

DEB在載藥過程中與治療藥物結(jié)合主要包括以下幾種方式。（1）離子交換機制：微球由含有磺酸基團或丙烯酸鈉基團（帶負電荷）的聚乙烯醇水凝膠制成，這可與帶正電荷的藥物結(jié)合而實現(xiàn)裝載，比如栓塞微球DC Bead結(jié)構(gòu)中包含帶負電荷的-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸鈉單元，可與質(zhì)子化后的阿霉素（帶正電荷）相互作用而實現(xiàn)加載與釋放[3]；（2）溶脹機制：微球在干燥情況下允許大量加載水溶液（如造影劑、藥物溶液等），并且其可吸收體積高達自身體積的64倍。比如由聚乙烯醇和丙烯酸鈉共聚物組成的超吸收性HepaSphere微球，可通過其超強的吸水性，以及其表面帶負電荷，可加載帶正電荷的抗癌藥物（如阿霉素、紫杉醇等）[4]；（3）乳化/沉淀機理：通過乳化-凝膠工藝將含有相反電荷的物質(zhì)形成聚合物，這兩者之間的相互作用可在微球表面形成復(fù)雜的聚電解質(zhì)層，通過與藥物混合沉淀后實現(xiàn)加載與釋放，以藻酸鹽-殼聚糖微球為例，殼聚糖上帶正電荷的氨基與藻酸鹽中帶負電荷的羧酸基相互作用，靜電形成微球，通過與鹽酸阿霉素混合后進行加載[5]。

（二）不同DEB產(chǎn)品在肝癌TACE中的應(yīng)用

一項體外研究對比了4種不同產(chǎn)品的DEB加載阿霉素的載藥量、釋放效率以及穩(wěn)定性[6]，用DC Bead（100～300 μm）、HepaSphere微 球（30～60 μm）、LifePearl微 球（200 μm）、Tandem 微 球（100 μm）加載5 mg/mL阿霉素，其中DC Bead、LifePearl、Tandem微球在15 min內(nèi)負載超過99%的阿霉素，而HepaSphere微球稍低，在30 min內(nèi)負載了98%的阿霉素；此外，LifePearl、DC Bead、HepaSphere和Tandem微球在2 h內(nèi)分別釋放阿霉素 量 達 到73%±3%，74%±3%，65%±6%和7%±0%。

DC Bead是較早應(yīng)用于TACE的DEB產(chǎn)品，其在肝癌中的療效已在大量研究中得到證實。在亞洲的一項病例對照研究中，與cTACE相比，DC Bead-TACE在客觀反應(yīng)率（objective response rate，ORR）方面具有顯著優(yōu)勢，亞組分析證實在腫瘤直徑＞ 5 cm或多個結(jié)節(jié)的HCC患者中使用DC Bead-TACE有更高的ORR[7]；在兩項隨機對照試驗中，Golfieri等[8]報告了177例HCC患者的治療反應(yīng)，DC Bead-TACE與cTACE治療后1年和2年生存率（overall survival，OS）無明顯差異，兩者是同等有效和安全的；Sacco等[9]的結(jié)果顯示，DC Bead-TACE與cTACE在完全緩解率（complete response，CR）、部分緩解率（partial response，PR）、無進展生存期（progression-free survival，PFS）和OS方面均無明顯差異。

CalliSpheres可載藥微球是中國恒瑞醫(yī)藥公司研發(fā)的DEB產(chǎn)品，研究證實其在體內(nèi)可緩慢釋放藥物至少持續(xù)1個月[10]，并且在兔肝癌模型中進一步證實腫瘤局部藥物濃度高，而血漿濃度低[11]。大量臨床數(shù)據(jù)表明，CalliSpheres可載藥微球加載阿霉素、表阿霉素在肝癌TACE治療中具有顯著的療效。一項基于335例HCC患者的多中心研究發(fā)現(xiàn)，與cTACE相比，DEB-TACE的CR和ORR更高，而并發(fā)癥發(fā)生率、PFS和OS結(jié)果相似[12]。此外，相比于粒徑在100～300 μm的CalliSpheres微球，300～500 μm在肝癌TACE治療中具有良好的腫瘤反應(yīng)率以及較低的并發(fā)癥發(fā)生率[13]。

HepaSphere/QuadraSphere微球是一類基于溶脹機制和離子交換機制攜帶化療藥物的超吸水性高分子DEB產(chǎn)品，一般以粉末形式儲存。Malagari等[14]基于45個HCC患者結(jié)果顯示，HepaSphere微球TACE治療后患者體內(nèi)阿霉素最大血藥濃度（Cmax）和曲線下面積（area under curve，AUC）明顯低于cTACE；此外，HepaSphere微球TACE治療后療效明顯。Tandem微球在臨床應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的安全性和耐受性，研究顯示載伊達比星Tandem微球治療HCC患者，ORR可達65%，中位OS為34.6個月[15]。關(guān)于LifePearl微球的肝癌TACE研究較為少見，一項研究將載伊立替康或阿霉素LifePearl微球用以治療原發(fā)性或轉(zhuǎn)移性肝癌，其療效顯著，且在治療期間未發(fā)生并發(fā)癥[16]。

二、可成像載藥栓塞材料

當前的多數(shù)載藥栓塞材料是X射線可穿透的，因此需與造影劑混合進行成像，從而監(jiān)測材料的動向以及栓塞效果。然而，栓塞劑與造影劑的簡單混合易致使其泄露而不易察覺，且造影劑的存在具有潛在的過敏及肝腎毒性風險。因此，需要栓塞材料自身具有不透射線性，以長期監(jiān)測阻塞效果。目前大部分可成像載藥栓塞材料仍處于基礎(chǔ)研究階段，其安全性和有效性還有待進一步證實。

LC Bead LUMI是一種基于磺酸基修飾的聚乙烯醇水凝膠微珠，含有共價結(jié)合的碘，具備不透射線性，該微球已被美國食品藥物管理局（Food and Drug Administration, FDA）批準用于富血管腫瘤。動物肝臟模型證實了LC Bead LUMI可在無造影劑存在下清晰顯示于肝動脈，在90 d內(nèi)其CT密度未見降低，并且異位栓塞很容易在影像上檢測到[17]；此外，一項研究報告了LC Bead LUMI可成像微珠在人體肝瘤TACE治療過程中可以實時提供治療反饋和位置定位，并且在術(shù)后48 h內(nèi)常規(guī)CT可監(jiān)測療效[18]。

氧化鐵納米顆粒因其具有磁性和生物相容性而備受關(guān)注，可用于制備MRI可視化栓塞材料。研究發(fā)現(xiàn)，通過離子凝膠法和使用聚乙二醇的成孔技術(shù)合成負載超順磁性氧化鐵納米粒子（superparamagnetic iron oxide nanoparticles,SPIONs）的可變形殼聚糖微球，在體內(nèi)可進行MRI追蹤以及阻塞血管[19]。此外，通過反向懸浮聚合方法制備負載SPIONs的聚丙烯酸微球，并在動物上證明了其MRI可測性[20]。

硫酸鋇納米顆粒是一種基于重金屬鹽的不透X射線顆粒，與其他材料結(jié)合可用于顯影栓塞材料的研發(fā)。先前的研究發(fā)現(xiàn)，通過一步微流體方法制備X射線可顯影且尺寸均一的藻酸鋇微球，進一步于動物模型中證實在DSA檢測下可見微球存在于體內(nèi)動脈，并且在14 d后仍可通過CT檢測到其存在，有望在栓塞后直接檢測栓塞效率及微球的位置。此外，根據(jù)病理學分析顯示該微球的栓塞功效與市售藻酸鹽微球栓塞劑相似[21]。

鉭納米顆粒是另一種不透X射線的致密材料。一項研究發(fā)現(xiàn)采用一步電噴霧方法可制備負載鉭納米顆粒的海藻酸鈣微球，具備單分散性和不透射線性，鉭納米顆粒均勻地嵌入海藻酸鈣基質(zhì)中。動物體內(nèi)研究表明該微球具備顯著的栓塞功效和顯影特性，可實時反饋微球的位置與分布，并且在4周后依然可以清晰成像。此外，該微球可以加載阿霉素，最大負載量為97.3 mg/mL，釋放曲線顯示為pH依賴性[22]。

三、可降解性載藥栓塞材料

隨著TACE技術(shù)的完善與發(fā)展，越來越多的載藥栓塞材料應(yīng)用于腫瘤治療。根據(jù)在體內(nèi)栓塞時間的長短，載藥栓塞材料可分為不可降解性載藥栓塞劑和可降解性載藥栓塞劑。其中，不可降解性載藥栓塞劑主要包括DC Bead、CalliSpheres以及HepaSphere微球等絕大多數(shù)DEB產(chǎn)品。與其不同的是，可降解性載藥栓塞劑通過其自身膨脹或聚合物降解的方式進行藥物釋放，并在一定時間內(nèi)阻斷腫瘤的血液供應(yīng)，最終栓塞劑在體內(nèi)完全吸收或分解排出，不會出現(xiàn)晚期炎癥異物反應(yīng)。

可降解淀粉微球（degradable starch microspheres，DSM）是國外常見的一類可降解性載藥栓塞劑，由三維交聯(lián)的親水性淀粉基質(zhì)組成，該基質(zhì)在水懸浮環(huán)境中會大量溶脹，從而使末梢動脈瞬時閉塞。該微球直徑一般為（45±7）μm，半衰期為40 min。在一項回顧性研究中，Lezzi等[23]發(fā)現(xiàn)DSM-TACE在不適合索拉非尼的HCC患者中作為二線治療是安全有效的，并且通過減少藥物沖刷作用來提高腫瘤局部療效，降低全身副作用以及栓塞后綜合征的發(fā)生。

聚乳酸-羥基乙酸共聚物（polylactic-co-glycolic acid，PLGA）是一種通過美國FDA認證的可降解高分子有機物，具有良好的生物相容性、無毒且價格低廉等優(yōu)點，在生物醫(yī)學工程領(lǐng)域有廣泛的用途。一項研究基于PLGA特性制備負載阿霉素的多孔PLGA微球（porous PLGA @doxorubicin,P-PLGA@DN），TACE聯(lián)合微波消融在兔VX2肝瘤模型中證實該微球可將消融面積增加50%以上，并有效抑制腫瘤生長[24]。這是由于該微球具備微波敏感特性，可增強局部腫瘤的熱效應(yīng)并減少熱量損失。此外，Choi等[25]研發(fā)了由索拉非尼、三碘苯甲酸（用于CT成像）和直徑24.8～28.5 μm的PLGA基質(zhì)組成的栓塞微球，體外證實PLGA基質(zhì)通過水解逐漸降解為乳酸和乙醇酸，引發(fā)索拉非尼持續(xù)釋放，藥代動力學發(fā)現(xiàn)其低的血漿藥物濃度和高的腫瘤藥物聚集，并在大鼠肝癌模型中證實了微球栓塞治療后微血管密度減低明顯，且腫瘤生長受限。

聚D，L-乳酸（poly-D, L-lactic acid，PDLLA）微球是一類可裝載多種藥物的可生物降解微球，專為結(jié)合栓塞和控制局部化療而設(shè)計。通過乳液溶劑法制備負載順鉑和/或索拉非尼的PDLLA微球，粒徑為200～400 μm，掃描電鏡發(fā)現(xiàn)順鉑微球表面光滑，索拉非尼微球和順鉑+索拉非尼微球表面多孔，且兩種藥物裝載微球具有更快的藥物釋放速率[26]。在體外細胞毒性研究中發(fā)現(xiàn)其強烈的毒性作用和對內(nèi)皮細胞的抑制作用，進一步在動物腫瘤模型中觀察到局部給藥的協(xié)同抑制腫瘤作用，為TACE提供潛在的希望[27]。

四、液體/凝膠載藥栓塞劑

碘油是肝癌治療中常見的液體栓塞劑，其彌散性以及導(dǎo)管通過性是微球等固體栓塞劑無法比擬的。然而，短暫的藥物維持時間以及血流沖刷作用限制了其發(fā)展。因此，需要研發(fā)具有長時間藥物維持的新型液體/凝膠載藥栓塞劑。一般而言，新型液體/凝膠載藥栓塞劑需要在給藥時（注射器和導(dǎo)管內(nèi)）和操作后（在體內(nèi)）進行材料的相變，即希望低黏度通過輸送系統(tǒng)，在體內(nèi)形成更堅固的結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)栓塞。這種液態(tài)至固態(tài)（溶膠-凝膠）相變的方式可通過物理交聯(lián)（如沉淀、離子交聯(lián)）和化學交聯(lián)（如聚合）完成，體內(nèi)外環(huán)境的差異如溫度、pH以及離子強度等可觸發(fā)這些反應(yīng)的進行。當前已開發(fā)的液體/凝膠載藥栓塞劑有溫敏型載藥栓塞劑和pH響應(yīng)性載藥栓塞劑等。

（一）溫敏型載藥栓塞劑

溫敏型聚（N-異丙基丙烯酰胺-共-甲基丙烯酸丁酯） （poly N-isopropylacrylamide-co-butyl methylacrylate，PIB）納米凝膠是一種可用于肝腫瘤TACE的新型液體/凝膠載藥栓塞劑。隨著溫度升高，PIB納米凝膠分散體呈現(xiàn)出三相狀態(tài)：腫脹的凝膠相、流動的溶膠相、收縮的凝膠相。在動物腎臟模型中發(fā)現(xiàn)PIB納米凝膠可在毛細血管前水平均勻分布，且在3個月內(nèi)未見再通，表現(xiàn)為永久和周邊性栓塞，同時在組織學中僅出現(xiàn)輕微的炎癥反應(yīng)而無異物肉芽腫形成[28]。為了進一步驗證在肝腫瘤中的作用，通過乳液-溶劑揮發(fā)法制備負載阿霉素的PIB納米凝膠，在兔VX2肝瘤中表現(xiàn)為顯著的腫瘤生長抑制作用，同時組織學檢測發(fā)現(xiàn)腫瘤血管明顯閉塞[29]。

由泊洛沙姆407、海藻酸鈉、羥甲基纖維素、碘克沙醇以及Ca2+制備而成的熱敏復(fù)合物水凝膠，是另一種可用于肝癌治療的溫敏型液體栓塞劑。Huang等[30]發(fā)現(xiàn)因溫度升高其可表現(xiàn)出流動的溶膠和收縮的凝膠兩種狀態(tài)，轉(zhuǎn)換溫度為26.5℃。在兔腎動脈模型中證實了該栓塞劑具有良好的血管栓塞效果，進一步在兔VX2肝瘤栓塞后的組織學檢測中發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞壞死和凋亡，在其他器官未能檢測出血和異位栓塞等并發(fā)癥。其載藥量還有待進一步研究。

類絲彈性蛋白聚合物（silk-elastinlike protein polymer，SELP）是一種通過基因工程方法合成的蛋白質(zhì)嵌段共聚物，彈性蛋白嵌段可提供聚合物的水溶性，同時將絲蛋白成分分開以形成多孔結(jié)構(gòu)，聚合物鏈之間的長期物理相互作用形成的晶體結(jié)構(gòu)決定了水凝膠的剛度。將SELP注入體內(nèi)時，會由于溫度造成溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變而迅速形成凝膠，無需化學交聯(lián)。Poursaid等[31]將阿霉素和索拉非尼在室溫下滲入由SELP-815K組成的凝膠液體栓塞劑中，總載藥量為25 mg/mL，并且以治療相關(guān)濃度釋放阿霉素和索拉非尼分別為14 d和30 d以上，具有潛在的HCC應(yīng)用價值。

（二） pH響應(yīng)性載藥栓塞劑

基于磺胺二甲嘧啶（sulfamethazine，SM）的pH響應(yīng)性水凝膠是一類可用于TACE的液體栓塞劑，當前已合成多種含有SM聚合物的水凝膠。研究發(fā)現(xiàn)可通過自由基聚合法將聚己內(nèi)酯（poly ε-caprolactone，PCL）、聚 乙 二 醇（poly ethylene glycol，PEG）和SM合成為共聚物（PCL-PEGSM），因生理條件（pH 7.4）和腫瘤部位（pH 6.5）的pH不同，可經(jīng)歷溶膠-凝膠狀態(tài)轉(zhuǎn)變[32]。在體外測得負載阿霉素的共聚物可持續(xù)釋放藥物4周以上，釋放的藥物可抑制肝癌細胞增殖。此外，通過在pH 8.0條件下將共聚物溶液與造影劑混合可制備不透X射線的栓塞制劑，在兔VX2肝瘤模型中證實其在環(huán)境pH降低時會呈現(xiàn)出溶膠-凝膠相變，瘤內(nèi)出現(xiàn)凝膠相，并且CT清晰可見血管內(nèi)材料。類似地，另一項研究顯示聚己內(nèi)酯丙交酯（poly N-caprolactone-co-lactide，PCLA）、PEG以 及 聚 氨酯硫化SM（poly urethane sulfide SM，PUSSM）可合成為陰離子嵌段共聚物（PCLA-PUSSM），在高pH 8.5環(huán)境下呈液態(tài)存在，隨著pH降低而出現(xiàn)溶膠-凝膠相變[33]。在體外將阿霉素、造影劑與共聚物混合，并將其應(yīng)用于兔肝腫瘤中，TACE治療后2周經(jīng)CT掃描可觀察到腫瘤體積減小。這些發(fā)現(xiàn)為HCC治療提供了潛在的應(yīng)用價值。

陽離子聚氨基甲酸酯（poly amino ester urethane，PAEU）嵌段聚合物是另一種pH響應(yīng)性的液態(tài)栓塞劑[34]。與基于SM的水凝膠系統(tǒng)不同，基于PAEU的水凝膠會隨著pH增加而發(fā)生溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變（如pH 6.5時為液相，pH 7.4時為固相），當pH從6.6上升到7.4時，黏度也從2.7 Pa·s增加到1 901.3 Pa·s。此外，將負載阿霉素和造影劑的PAEU應(yīng)用到兔VX2肝瘤以驗證其栓塞性，CT和組織學檢查發(fā)現(xiàn)5 h后腫瘤動脈內(nèi)水凝膠的形成。

五、總結(jié)與展望

盡管DEB已廣泛應(yīng)用于臨床上肝癌的治療并被證明是安全有效的，但指南指出DEB-TACE與cTACE治療肝癌的臨床獲益是相似的[2]。因此，載藥栓塞材料在肝癌治療中的應(yīng)用仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。一般而言，理想載藥栓塞劑的特點應(yīng)包括：（1）生物相容性；（2）易遞送；（3）可生物降解性（取決于材料的應(yīng)用）；（4）在常見的成像方式上（如CT、MRI）可視性和可追蹤性；（5）良好的藥物裝載能力；（6）價格低廉[35]。雖然多數(shù)栓塞材料仍限于基礎(chǔ)階段，但隨著TACE研究的日益深入，相信未來有更多安全有效的載藥栓塞材料應(yīng)用于臨床，為不同類型肝癌患者提供最佳選擇，減少不良反應(yīng)的發(fā)生，有效提高患者生存率。