賈 銘，李春紅

西南醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院 藥劑學(xué)教研室（瀘州 646000）

胰腺癌（pancreatic cancer）是最具侵襲性和致命性的惡性腫瘤之一，約90%為起源于腺管上皮的導(dǎo)管腺癌（PDAC），5 年生存率低于5%，如果發(fā)生癌癥轉(zhuǎn)移，生存率可降至6個(gè)月以下，被譽(yù)為“癌癥之王”[1-4]。究其原因，很大程度上歸因于PDAC 獨(dú)特的腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）即癌細(xì)胞被大量致密的纖維基質(zhì)成分包裹[5-6]。這種促結(jié)締組織增生誘導(dǎo)的PDAC細(xì)胞周圍纖維化細(xì)胞外基質(zhì)的沉積成為其特殊微環(huán)境的主要特征之一。細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）是一個(gè)由結(jié)構(gòu)蛋白、銜接蛋白、蛋白聚糖和酶組成的致密網(wǎng)絡(luò)，存在于所有組織中，主要為組織的穩(wěn)態(tài)提供生化和結(jié)構(gòu)支持[7]。其成分包括膠原蛋白、纖連蛋白、蛋白聚糖和透明質(zhì)酸，以及催化活性酶和蛋白酶。通過(guò)分泌的各種趨化因子、細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子，ECM 和相關(guān)細(xì)胞之間存在平衡的相互作用，構(gòu)成了具有各種功能狀態(tài)的動(dòng)態(tài)微場(chǎng)所[8]。與其他腫瘤相比[9]，在PDAC 中，ECM 沉積顯著增加，阻礙藥物向腫瘤核心的遞送以及免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)，并且扭曲了胰腺組織的正常結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生高間質(zhì)液壓力，導(dǎo)致血管塌陷，從而進(jìn)一步限制藥物從循環(huán)中的吸收，成為PDAC治療的嚴(yán)重障礙（如圖1）。文獻(xiàn)顯示，僅有給藥劑量0.8%的納米粒被遞送至胰腺癌[10]。在PDAC中，一些異常高表達(dá)ECM成分在維持其特殊生長(zhǎng)環(huán)境促進(jìn)增殖的同時(shí)更是密切關(guān)聯(lián)著其強(qiáng)大的侵襲轉(zhuǎn)移能力[11]。但從另一方面來(lái)看，正是這種過(guò)量而致密物理屏障在隔絕癌細(xì)胞不被化療和免疫細(xì)胞攻擊的同時(shí)在一定程度上也限制了其擴(kuò)散轉(zhuǎn)移[12]，成為一把“雙刃劍”。由此可見，這種強(qiáng)有力的促結(jié)締組織增生反應(yīng)導(dǎo)致的異常高表達(dá)ECM 在PDAC 的生長(zhǎng)發(fā)病機(jī)制中至關(guān)重要，使得針對(duì)ECM組成成分的治療成為治療PDAC的一種有力的潛在策略。因此，本文就目前一些基于ECM 主要的納米粒治療策略研究作簡(jiǎn)單的闡述和討論，如圖2。

圖1 納米顆粒與細(xì)胞外基質(zhì)概述圖

圖2 基于ECM治療策略示意圖

2 透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）

透明質(zhì)酸作為胰腺腫瘤ECM中的關(guān)鍵成分，是一種親水性糖胺聚糖，其在PDAC 內(nèi)的高表達(dá)成為腫瘤間質(zhì)液壓力（IFP）增加，血管坍塌的主要因素，限制了有效抗腫瘤藥物以及抗腫瘤免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)[13]，并且密切關(guān)聯(lián)著癌癥增殖轉(zhuǎn)移[14]。研究顯示，臨床胰腺癌患者中HA高度沉積者相較于低HA積累者，其總體中位生存期（OS）足足縮短15個(gè)月[15]，這種積累成為胰腺癌患者預(yù)后差的主要因素之一。

透明質(zhì)酸酶（hyaluronidase，HAase）是一類針對(duì)透明質(zhì)酸的內(nèi)源性降解酶，能夠快速翻轉(zhuǎn)HA，將其降解為寡糖和極低分子量透明質(zhì)酸。結(jié)合HAase 的治療策略為恢復(fù)正常IFPs，擴(kuò)張腫瘤組織微血管，為促進(jìn)藥物獲取提供了新的方向。在PDAC 基因工程小鼠模型中進(jìn)行的短期存活研究[16]顯示，與吉西他濱（Gem）單藥治療相比，聯(lián)合應(yīng)用聚乙二醇化人重組透明質(zhì)酸酶（PEGPH20）和Gem，迅速持續(xù)的耗竭HA后增強(qiáng)了腫瘤灌注、血管通透性，促進(jìn)了Gem在腫瘤核心瘤內(nèi)給藥。隨后，Gary J Doherty等[13]的研究進(jìn)一步確定了PEGPH20 與Gem 在高HA 沉積的IV期胰腺癌中的優(yōu)異療效，這意味著這種“先后順序”的聯(lián)合用藥，通過(guò)HA 的耗竭能夠有效促進(jìn)藥物遞送，降低PDAC 對(duì)化療的不敏感性。值得注意的是，單純的HAase 受到機(jī)體系統(tǒng)的限制，包括血清半衰期縮短、酶功能的喪失、威脅生命的副作用以及腫瘤部位低蓄積，而HAase協(xié)同納米粒子（NPs）成為這種問(wèn)題的有效解決方式之一。將重組人透明質(zhì)酸酶PH20（rHuPH20）結(jié)合在聚乳酸-羥基乙酸共聚物-聚乙二醇（PLGA-PEG）納米粒子的表面，然后錨定相對(duì)低密度的PEG 層，在侵襲性4T1 乳腺癌腫瘤動(dòng)物模型中減少了rHuPH20 的暴露以規(guī)避rHuPH20介導(dǎo)的清除[17]，促進(jìn)rHuPH20在腫瘤部位的積聚。將HAase 進(jìn)行人為修飾，通過(guò)巰基與具有還原響應(yīng)載藥納米凝膠表面結(jié)合，以幫助載藥納米凝膠順利入侵胰腺腫瘤組織深處，增加響應(yīng)釋放的藥物在腫瘤核心的濃度[18]。更進(jìn)一步，HAase 通過(guò)pH 敏感連接器（MMfu）與具有生物相容性的葡聚糖聚合物（Dex）連接，避免機(jī)體對(duì)HAase 清除的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了HAase 在腫瘤低pH 微環(huán)境中的響應(yīng)性釋放[19]。HA 的耗竭重塑了ECM組成成分，使得IFP重新正?；拗颇[瘤生長(zhǎng)，HAase 作為HA 極為有效的消融手段，在促進(jìn)藥物吸收滲透方面也表現(xiàn)不俗，而這一點(diǎn)在臨床上已經(jīng)得到了實(shí)際應(yīng)用[20-21]，因此，在這種原理前提下使得負(fù)載HAase 的納米遞藥系統(tǒng)在高表達(dá)HA 的腫瘤組織中顯示出異常優(yōu)異的效果。

3 膠原蛋白（collagen）

膠原蛋白作為ECM中另一主要成分，同樣參與TME的纖維化和ECM結(jié)構(gòu)構(gòu)建，與HA相仿，病理性膠原蛋白的過(guò)量產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致化學(xué)抗性和限制藥物吸收，潛在的影響癌細(xì)胞行為[22]，加劇癌癥進(jìn)展。類似于從ECM 中耗竭HA 的策略，大量學(xué)者也已經(jīng)嘗試促使膠原蛋白分解來(lái)增加藥物遞送，并且膠原酶（collagenase）已被FDA和EMA批準(zhǔn)用于治療手掌纖維瘤?。ㄒ环N膠原蛋白過(guò)度積累纖維化疾病）[23]。Assaf Zinger團(tuán)隊(duì)[24]開發(fā)了一種100 nm包裹膠原酶的脂質(zhì)體，旨在保護(hù)膠原蛋白酶在血液運(yùn)送中避免過(guò)早的失活并延長(zhǎng)其在靶點(diǎn)的釋放。在小鼠PDAC 模型進(jìn)行抗腫瘤評(píng)估中，這種先用包裹膠原酶的脂質(zhì)體然后用紫杉醇膠束預(yù)處理后的腫瘤，比先用空白脂質(zhì)體然后再用紫杉醇膠束預(yù)處理的腫瘤小87%左右，這意味著膠原蛋白的分解也能有效改善化療藥物的治療效果。利用PEG在血液系統(tǒng)中免清除能力，將膠原蛋白酶與其共同結(jié)合在經(jīng)聚多巴胺粘附層（PDA）表面改性的載有阿霉素（Dox）的PLGA納米粒子上[25]，在4T1乳腺癌模型評(píng)估中，相對(duì)于游離酶，這種方式大大提高酶分解膠原的有效率并獲得在運(yùn)送途徑中的穩(wěn)定性，更重要的是實(shí)現(xiàn)了化療藥物Dox 與膠原酶的共遞送，消除了因前后給藥間隔可能造成的癌癥擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)以及療效差異。在實(shí)現(xiàn)共遞送的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮到TME的特性，一種基于PLGA-PEG-PLGA聚合物的熱敏水凝膠結(jié)合了HER2靶向的單克隆抗體曲妥珠單抗和膠原酶（Col/Tra/Gel）被用于腫瘤治療。以HER2 陽(yáng)性的BT474 荷瘤小鼠作為模型，用Col/Tra/Gel治療的小鼠腫瘤組織中的膠原密度降低且凋亡細(xì)胞死亡增強(qiáng)，顯示出比臨床曲妥珠單抗制劑靜脈注射更好的抗腫瘤效果[26]。更重要的是，熱敏響應(yīng)使得酶和化療藥物獲得更加完全地釋放，活性得到增強(qiáng)的同時(shí)降低制劑因釋放問(wèn)題造成的損耗。另外，理論上，膠原酶的使用對(duì)于提高藥物滲透性特別有吸引力。但事實(shí)上，膠原酶在改善癌癥治療中的臨床應(yīng)用卻是很少，這可能歸因于與HAase 裂解機(jī)制差異。HAase 是將線性HA 降解為短寡糖，而膠原酶是在沿著膠原三螺旋的不同位點(diǎn)裂解，這些裂解產(chǎn)物不能有效地與膠原纖維分離，導(dǎo)致膠原酶治療的膠原結(jié)構(gòu)只有微小的局部變化，使其應(yīng)用受限[27]。

4 蛋白水解酶（proteolytic enzyme）

ECM 中還含有豐富的有助于基質(zhì)重塑的蛋白水解酶，而基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）是其關(guān)鍵的蛋白水解酶，長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為在癌癥發(fā)生、腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移中起重要作用。研究顯示MMP-1、MMP-2、MMP-7、MMP-9、MT1-MMP、MT2-MMP 和MT3-MMP 在PDAC 中表達(dá)，其中MMP-2、MMP-7 和MMP-9 更是被認(rèn)為是PDAC 的生物標(biāo)志物[28]。將非底物MT1-MMP 結(jié)合肽修飾在Gem 和埃羅替尼（ERL）共載納米粒子上作為靶頭，其在PDAC小鼠模型中顯示出高效的攝取能力[29]。另外，以MMP-9 作為肽切割刀，通過(guò)合成一種MMP-9 可切割的底物性脂肽與納米囊泡結(jié)合。納米囊泡最外面的PEG基團(tuán)保護(hù)底物脂肽不被MMP-9水解，然而在谷胱甘肽水平升高條件下，最外層PEG被還原移除，囊泡上底物脂肽暴露于MMP-9促使斷裂擾亂脂質(zhì)雙分子層，導(dǎo)致包裹的內(nèi)容物釋放。與沒(méi)有MMP-9 底物脂肽結(jié)合的囊泡相比，MMP-9響應(yīng)型納米囊泡對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的控制更好[30]。這意味著MMPs可以作為基于ECM治療PDAC的靶向目標(biāo)或刺激條件來(lái)優(yōu)化策略。

5 討論

在其他實(shí)體瘤中同樣存在與PDAC類似的ECM成分來(lái)阻礙藥物遞送和促進(jìn)疾病發(fā)展，只不過(guò)這一點(diǎn)在PDAC中尤其顯著。加之PDAC細(xì)胞缺乏特異性的生物標(biāo)志物，而針對(duì)常見的生物標(biāo)志物同樣是低效的，因此TME 靶向治療被認(rèn)為是一種優(yōu)化策略。而ECM作為其微環(huán)境的重要環(huán)節(jié)，瞄向ECM設(shè)計(jì)不同的多功能給藥策略來(lái)擾亂胰腺腫瘤細(xì)胞生存和生長(zhǎng)所依賴的特殊環(huán)境，或者利用ECM組成成分作為特殊刺激條件來(lái)實(shí)現(xiàn)藥物的控制釋放不失為一種有效的PDAC優(yōu)化治療策略。值得注意的是，ECM的消融破壞了這種具有隔絕作用的物理屏障，可能存在癌細(xì)胞進(jìn)一步擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移的潛在風(fēng)險(xiǎn)，加劇疾病的發(fā)展，而在這方面的研究卻相對(duì)較少。另外，與其他實(shí)體瘤不同的是，在PDAC 中沒(méi)有抗血管生成劑被證明是臨床有效的[31-32]。PDAC中過(guò)多細(xì)胞外基質(zhì)成分的積累扭曲了其一般結(jié)構(gòu)，其脈管系統(tǒng)受到增加的間質(zhì)液壓力影響，形成壓迫的血管系統(tǒng)，導(dǎo)致間質(zhì)的低血管性，而這一點(diǎn)又在一定程度上限制了通過(guò)血液運(yùn)輸?shù)腅CM治療策略。