李慧 張金榜 李佳欣 李志平

中圖分類(lèi)號(hào) R943 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1001-0408（2022）09-1147-06

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2022.09.21

摘 要 核酸類(lèi)藥物可以直接對(duì)特定蛋白表達(dá)相關(guān)基因進(jìn)行調(diào)控，同時(shí)因其序列設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、合成修飾方便、作用機(jī)制明確，已受到越來(lái)越多的關(guān)注，且有望成為腫瘤治療等領(lǐng)域最有前景的藥物之一。然而，核酸類(lèi)藥物必須依賴(lài)有效載體才能克服自身局限性以及各種跨膜障礙進(jìn)而發(fā)揮療效。目前，非病毒核酸類(lèi)遞送載體多存在轉(zhuǎn)染效率較低的缺點(diǎn)，為此，研究者們?cè)O(shè)計(jì)了一系列針對(duì)體內(nèi)病理環(huán)境和體外物理刺激的智能響應(yīng)型納米載體，該類(lèi)載體可通過(guò)響應(yīng)體內(nèi)pH、氧化還原條件等特定變化或者溫度、光照、超聲波、磁場(chǎng)等外部刺激，來(lái)實(shí)現(xiàn)核酸類(lèi)藥物的精準(zhǔn)調(diào)控釋放，并提高其在靶細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)染效率，降低其對(duì)正常組織和細(xì)胞的毒副作用。本文綜述了當(dāng)前智能響應(yīng)型納米載體在核酸類(lèi)藥物遞送領(lǐng)域的研究進(jìn)展，對(duì)智能響應(yīng)型核酸類(lèi)藥物載體的功能設(shè)計(jì)及作用特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，以期為核酸類(lèi)藥物及其遞送系統(tǒng)的研究提供參考。

關(guān)鍵詞 核酸類(lèi)藥物;納米載體;遞送系統(tǒng);智能響應(yīng);內(nèi)源性刺激;物理刺激

Research progress of smart responsive nanocarriers for nucleic acid drug delivery

LI Hui1，2，ZHANG Jinbang1，2，LI Jiaxin1，2，LI Zhiping2（1. School of Pharmacy， Henan University， Henan Kaifeng 475004， China; 2. Institute of Poisons and Drugs， Academy of Military Medical Sciences， Academy of Military Sciences， Beijing 100850， China）

ABSTRACT ? Nucleic acid drugs have received increasing attention and are considered to be potential for the therapy of many diseases such as tumor therapy. This is due to their selective regulation of specific protein expression， simple sequence design， easy synthesis and modification， and clear mechanism of action. However， nucleic acid drugs have to be delivered by carriers to produce therapeutic effects， because nucleotides must rely on effective carriers to overcome their limitations and various transmembrane barriers. Currently， most non-viral nucleic acid delivery carriers have the disadvantage of poor transfection efficiency. The researchers design a series of smart responsive nanocarriers that respond to the pathological environments in vivo or physical stimulations in vitro. By responding to internal special changes such as pH values and redox conditions or to external stimuli such as temperature， ultrasound， magnetic field and light， the smart responsive nanocarriers can achieve precise regulation of drug release， enhance the transfection efficiency of nucleotides in target cells and reduce the toxic side effects on normal tissues and cells. This review summarizes the progress of smart responsive nanocarriers in the field of nucleic acid drugs delivery and introduces the functional design and features of smart responsive nanocarriers. The intent is to provide a reference for the development of nucleic acid drugs and their delivery systems.

KEYWORDS ? nucleic acid drugs; nanocarriers; delivery system; smart responsive; endogenous stimulus; physical stimulus

核酸類(lèi)藥物又稱(chēng)核苷酸類(lèi)藥物，主要指各種具有不同功能的寡聚RNA或寡聚DNA，在基因水平發(fā)揮疾病治療作用。一般認(rèn)為，核酸類(lèi)藥物包括適配體（apta- mer）、反義核酸（antisense nucleic acid）、核酶（ribozyme）以及RNA干擾劑等，該類(lèi)藥物具有特定的作用機(jī)制和作用靶點(diǎn)，能特異性地實(shí)現(xiàn)治療作用，有望成為腫瘤治療等領(lǐng)域最有前景的藥物之一[1]。然而，核酸類(lèi)藥物分子量大，不易被細(xì)胞攝取，自身穩(wěn)定性差，同時(shí)必須進(jìn)入細(xì)胞才能發(fā)揮作用[2]。因此，核酸類(lèi)藥物必須依賴(lài)有效的細(xì)胞內(nèi)遞送載體才能發(fā)揮療效[3]。

目前，用于核酸類(lèi)藥物的遞送載體包括病毒載體和非病毒載體，通常病毒類(lèi)載體具有較高的轉(zhuǎn)染效率，但由于該類(lèi)載體存在免疫原性強(qiáng)、制備流程復(fù)雜、腫瘤蓄積性差以及恢復(fù)毒力概率高等問(wèn)題，極大地限制了其在核酸類(lèi)藥物遞送方面的應(yīng)用。為此，相關(guān)研究者開(kāi)始探索生物相容性好、體內(nèi)免疫原性低、設(shè)計(jì)靈活并且具有大規(guī)模生產(chǎn)潛力的非病毒載體，如納米粒、脂質(zhì)體以及碳納米管等[1，4]。但是，相比于病毒載體，非病毒載體基因轉(zhuǎn)染效率較低，限制了其在臨床治療中的進(jìn)一步應(yīng)用。因此，研究者們又嘗試?yán)盟幬镞f送過(guò)程中遇到的各種環(huán)境變化來(lái)觸發(fā)藥物釋放，進(jìn)而提高核酸類(lèi)藥物的轉(zhuǎn)染效率——智能響應(yīng)型納米載體應(yīng)運(yùn)而生。該類(lèi)載體可通過(guò)響應(yīng)體內(nèi)pH、氧化還原條件等體內(nèi)特定變化或者超聲波、光照、磁場(chǎng)和電場(chǎng)等外部刺激，來(lái)實(shí)現(xiàn)核酸類(lèi)藥物的精準(zhǔn)調(diào)控釋放，并提高其在靶細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)染效率，降低其對(duì)正常組織和細(xì)胞的毒副作用[3]。

本文主要針對(duì)智能響應(yīng)型納米載體在核酸類(lèi)藥物遞送中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為核酸類(lèi)藥物及其遞送系統(tǒng)的研究提供參考。

1 內(nèi)源性刺激響應(yīng)型納米載體

內(nèi)源性刺激主要是指由人體內(nèi)部因素產(chǎn)生或引起的生理/病理?xiàng)l件變化。針對(duì)靶器官/靶組織/靶細(xì)胞的酸堿度、氧化還原性以及關(guān)鍵過(guò)表達(dá)酶等的變化而產(chǎn)生的響應(yīng)是目前內(nèi)源性刺激響應(yīng)型納米載體研究的熱點(diǎn)。基于此，筆者從納米載體響應(yīng)體內(nèi)pH、氧化還原條件和酶促活化等體內(nèi)特定變化方面進(jìn)行綜述。

1.1 pH響應(yīng)型納米載體

為維持快速生長(zhǎng)和增殖，腫瘤細(xì)胞中存在著較高水平的新陳代謝，具體表現(xiàn)為葡萄糖攝取的增加、糖酵解產(chǎn)物（乳酸）的大量積聚以及尿酸和嘌呤等分解代謝產(chǎn)物釋放量的激增;同時(shí)，谷氨酰胺分解、碳酸氫鹽的消耗以及二氧化碳的產(chǎn)生增加，可導(dǎo)致實(shí)體腫瘤組織細(xì)胞外環(huán)境的pH顯著降低，可降低至6.0[5]。此外，腫瘤細(xì)胞的溶酶體pH為4.5～5.0、內(nèi)涵體pH為5.5～6.0，腫瘤組織和正常組織微環(huán)境之間的pH差異為pH響應(yīng)型納米載體的高效定點(diǎn)釋放和核酸的精準(zhǔn)遞送提供了理論依據(jù)[6]。

研究人員已經(jīng)報(bào)道了多種利用病變組織內(nèi)外pH差異精準(zhǔn)遞送核酸類(lèi)藥物的策略，包括利用酸不穩(wěn)定的化學(xué)鍵（如亞胺鍵、酰胺鍵、腙鍵和酯鍵等）或者pH敏感官能團(tuán)（如羧基、氨基、氮雜環(huán)和磺胺等）實(shí)現(xiàn)響應(yīng)。Li等[4]利用酰胺鍵將殼聚糖連接到胍丁胺上，合成了具有pH響應(yīng)功能的殼聚糖-胍丁胺偶聯(lián)物（CS-DM-AGM），然后制成納米粒，用于改善血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子-siRNA（VEGF-siRNA）的遞送效率。結(jié)果顯示，在腫瘤細(xì)胞的弱酸性環(huán)境中，CS-DM-AGM的酰胺鍵斷裂，電荷發(fā)生反轉(zhuǎn)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞內(nèi)吞，進(jìn)而顯著增加體內(nèi)外的基因沉默效率和腫瘤細(xì)胞凋亡。Dong等[7]將阿霉素（DOX）與聚乙烯亞胺（PEI）偶聯(lián)的化合物（PEI-HZ-DOX）及以聚乙二醇（PEG）連接的葉酸修飾的PEI（PEI-PEG-Folate）與siRNA自組裝形成納米復(fù)合物，該遞送系統(tǒng)綜合利用PEG和葉酸介導(dǎo)的長(zhǎng)循環(huán)靶向作用、PEI的質(zhì)子海綿效應(yīng)以及腙鍵的pH響應(yīng)性等實(shí)現(xiàn)了藥物的靶部位觸發(fā)釋放，極大地提高了DOX和siRNA在癌細(xì)胞的蓄積，顯著增強(qiáng)了抑瘤效果。此外，Kumar等[8]報(bào)道了一種pH響應(yīng)型脂質(zhì)體，該脂質(zhì)體由二油酰磷脂酰乙醇胺（DOPE）、（2，3-二油氧基丙基）三甲基氯化銨（DOTAP） 、卵磷脂和膽固醇組成，主要利用DOPE在酸性條件下的倒六方晶相轉(zhuǎn)變特性，實(shí)現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞內(nèi)部質(zhì)粒DNA（pDNA）的大量釋放，獲得了比市售Lipofectamine? 2000更高效的體內(nèi)轉(zhuǎn)染效率。

1.2 氧化還原響應(yīng)型納米載體

谷胱甘肽（glutathione，GSH）是維持細(xì)胞中含巰基的關(guān)鍵蛋白活性、阻止血紅蛋白及其他金屬輔助因子氧化的主要還原性物質(zhì)[9]。正常組織細(xì)胞內(nèi)外GSH的濃度為2～10 mmol/L或2～20 mmol/L;然而，由于異常的增殖速度以及活躍的代謝能力，腫瘤細(xì)胞中GSH濃度為正常細(xì)胞的7～10倍[10]?；诖耍芯空邆?cè)O(shè)計(jì)出多種氧化還原響應(yīng)型聚合物，使其可以在高濃度還原物質(zhì)作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)/構(gòu)象變化，實(shí)現(xiàn)藥物的智能釋放[11]。

Son等[12]合成了腫瘤靶向肽（cNGR）連接的含有二硫鍵的支鏈聚乙烯亞胺聚合物（BPEI-SS-PEG-cNGR），該材料進(jìn)一步與pDNA形成的納米復(fù)合載體展現(xiàn)出cNGR介導(dǎo)的腫瘤靶向作用和二硫鍵氧化還原響應(yīng)的協(xié)同效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了pDNA在腫瘤組織中的靶向遞送和有效釋放。Mutlu Agardan等[13]報(bào)道了一種基于PEG、PEI和磷脂酰乙醇胺（PE）的氧化還原響應(yīng)型納米膠束，該膠束能夠高效濃縮siRNA，并響應(yīng)細(xì)胞內(nèi)還原條件，定位釋放siRNA，進(jìn)而觸發(fā)RNA干擾（RNAi）機(jī)制。

1.3 酶響應(yīng)型納米載體

酶是一種對(duì)其底物具有高度特異性和高度催化效能的生物催化劑，主要參與體內(nèi)各種關(guān)鍵性生理、病理活動(dòng)，同時(shí)具有疾病相關(guān)性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于響應(yīng)型載體材料的設(shè)計(jì)中。酶響應(yīng)型載體材料可以因化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)酶敏感而發(fā)生催化裂解，改變載體結(jié)構(gòu)，也可以在酶催化作用下發(fā)生配體暴露或電荷反轉(zhuǎn)等物理變化，實(shí)現(xiàn)納米載體的酶響應(yīng)[14-15]。

Li等[16]構(gòu)建了一種由腫瘤微環(huán)境敏感性多肽（TMSP）修飾的兩親性樹(shù)狀聚合物納米載體，其中TMSP是由細(xì)胞穿透肽（CPP）、屏蔽肽（該肽氨基酸序列為EGGEGGEGGEGG）以及金屬蛋白酶2/9可裂解的連接肽組成。TMSP在腫瘤組織中經(jīng)金屬蛋白酶催化裂解，暴露出CPP，有效提高了納米載體的入胞效率，實(shí)現(xiàn)了VEGF-siRNA和紫杉醇在靶細(xì)胞內(nèi)的有效遞送。

1.4 其他生物刺激響應(yīng)型納米載體

與正常組織相比，腫瘤等病變組織微環(huán)境還有許多其他獨(dú)有的特征，如高代謝導(dǎo)致腫瘤對(duì)葡萄糖等營(yíng)養(yǎng)成分的攝取顯著增加[17]。這些特征亦成為智能響應(yīng)型納米載體設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。Kim等[18]報(bào)道了一種由苯硼酸（PBA）、糖修飾PEI 和PEG組成的陽(yáng)離子聚合物 PBA-PEG-Cross-PEI用于遞送DNA。結(jié)果顯示，在腫瘤細(xì)胞內(nèi)，PBA和PEI結(jié)合被內(nèi)涵體中的酸性環(huán)境或細(xì)胞內(nèi)腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）破壞，以此實(shí)現(xiàn)DNA的有效釋放，從而達(dá)到高轉(zhuǎn)染效率和低細(xì)胞毒性的目的。

2 外源性刺激響應(yīng)型納米載體

盡管體內(nèi)病變組織微環(huán)境的特異性變化為核酸類(lèi)藥物的智能調(diào)控釋放提供了發(fā)揮空間，但個(gè)體差異的存在給其進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用帶來(lái)了不確定因素。相對(duì)而言，外源性刺激如溫度、光照、超聲、磁場(chǎng)等更易于施加和控制，可根據(jù)不同個(gè)體的需求進(jìn)行有效調(diào)控，因而具有廣闊的應(yīng)用前景?；诖耍P者從溫度、光照、超聲、磁場(chǎng)這幾個(gè)刺激因素方面綜述了熱響應(yīng)、光響應(yīng)、超聲響應(yīng)、磁響應(yīng)型納米載體的研究進(jìn)展。

2.1 熱響應(yīng)型納米載體

熱是最簡(jiǎn)單的刺激之一，其不僅可以人為施加，而且可以對(duì)施加熱的程度、時(shí)間和空間進(jìn)行精確控制，是一種頗具應(yīng)用前景的外源性刺激。鑒于很多聚合物在達(dá)到臨界相變溫度或臨界溶解溫度時(shí)會(huì)發(fā)生相變或構(gòu)象變化[19]，因此，很多研究者將這些具有熱響應(yīng)性能的載體材料用于核酸類(lèi)藥物的遞送研究中。

Kurisawa等[20]合成了以N-異丙基丙烯酰胺（IPAAm）-甲基丙烯酸二甲氨乙酯（DMAEMA）-甲基丙烯酸丁酯（BMA）為結(jié)構(gòu)單元的共聚物——一種含有8%DMAEMA和11%BMA的共聚物P（IP-8DA-11BM），其最低臨界相容溫度（lower critical solution temperature，LCST）為21 ℃;以其為載體材料遞送DNA，當(dāng)降低溫度至LCST以下時(shí)，聚合物水溶性增加、結(jié)構(gòu)松散，從而導(dǎo)致DNA外泄，反之DNA則可以保留在載體內(nèi)。體外轉(zhuǎn)染結(jié)果亦顯示，該聚合物在37 ℃條件下孵育48 h后，DNA的轉(zhuǎn)染效率明顯優(yōu)于在20 ℃條件下孵育3 h，也優(yōu)于在37 ℃條件下繼續(xù)孵育45 h。

Wang等[19]合成了溫敏型聚合物材料N-異丙基丙烯酰胺-共-N，N-二甲基丙基丙烯酰胺[P（NIPAAm-co- DMAAm）]，其在水中的LCST約為40 ℃，并使用該材料修飾脂質(zhì)體，獲得了用于遞送siRNA的溫敏型脂質(zhì)體。結(jié)果表明，該溫敏型脂質(zhì)體在37 ℃條件下與市售轉(zhuǎn)染試劑Lipofectamine RNAiMAX、未經(jīng)修飾的脂質(zhì)體和PEG化的脂質(zhì)體相比，基因沉默效率更高且細(xì)胞毒性更低。

2.2 超聲響應(yīng)型納米載體

超聲是臨床診療的一種常規(guī)手段，具有較強(qiáng)的能量聚焦能力和良好的穿透能力，這為其拓展應(yīng)用提供了可能。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，可以將超聲與攜載造影氣體的藥物遞送載體聯(lián)合應(yīng)用，待載體達(dá)到目標(biāo)組織后，通過(guò)施加高強(qiáng)度超聲實(shí)現(xiàn)空化，誘導(dǎo)細(xì)胞膜形成暫時(shí)性氣孔，從而釋放藥物[21-22]。因此，超聲與藥物載體聯(lián)合應(yīng)用，不僅可以實(shí)現(xiàn)病灶可視化，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)藥物的定時(shí)、定位精準(zhǔn)釋放。有研究者將這種超聲響應(yīng)型遞送載體應(yīng)用于核酸類(lèi)藥物的遞送研究中，并取得了良好的治療效果[23-24]。

Endo-Takahashi等[25]構(gòu)建了一種同時(shí)負(fù)載全氟丙烷和siRNA的PEG化脂質(zhì)氣泡，在超聲介導(dǎo)下，該載體不僅可以實(shí)現(xiàn)病灶部位的超聲顯影，而且可以實(shí)現(xiàn)病灶部位細(xì)胞內(nèi)siRNA的有效遞送，使得基因沉默效果得到顯著提升。Fan等[26]構(gòu)建了一種包載DNA的葉酸修飾微泡，在超聲條件下，血腦屏障暫時(shí)性打開(kāi)，微泡在超聲作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米粒子進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)，并在葉酸介導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的選擇性?xún)?nèi)吞，完成靶細(xì)胞內(nèi)的DNA遞送。結(jié)果顯示，該載體與超聲聯(lián)合應(yīng)用后，顯著提高了DNA在大腦腫瘤組織內(nèi)的基因轉(zhuǎn)染效率。

2.3 磁響應(yīng)型納米載體

由于磁場(chǎng)的施加幾乎不需要與患者身體直接接觸，且磁響應(yīng)具有實(shí)時(shí)特點(diǎn)，因此，磁力被認(rèn)為是精準(zhǔn)觸發(fā)藥物釋放的最佳外部物理刺激之一。目前，磁性納米顆粒（magnetic nanoparticles，MNPs）已廣泛應(yīng)用于磁共振成像、磁介體熱療以及藥物遞送等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[27-29]。MNPs的物理靶向性和可選擇性激活等特點(diǎn)使其在核酸類(lèi)藥物遞送領(lǐng)域同樣具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)前以MNPs作為高效的核酸類(lèi)藥物遞送系統(tǒng)的策略主要有2種。一種是以增加治療性納米顆粒在腫瘤部位蓄積為目的的磁性靶向策略。如Dalmina等[27]開(kāi)發(fā)了一種遞送siRNA的超順磁性氧化鐵納米顆粒，為提高其生物相容性，該研究者以磷酸鈣和聚乙二醇-聚陰離子共聚物對(duì)載體表面進(jìn)行了包覆。結(jié)果顯示，該載體可以攜帶siRNA向磁源方向移動(dòng)，同時(shí)基因沉默效率的顯著提升在基因水平和蛋白水平均得到證實(shí)，且未發(fā)現(xiàn)相關(guān)毒性。有報(bào)道以氧化鐵納米顆粒為磁性介質(zhì)，通過(guò)產(chǎn)熱刺激啟動(dòng)子（如熱響應(yīng)型啟動(dòng)子）誘導(dǎo)基因表達(dá)，這種方式所生成的基因產(chǎn)物可以直接殺死細(xì)胞或者協(xié)同增加熱療的抗腫瘤效果[28]。Yin等[29]報(bào)道了一種摻雜鋅的高磁性氧化鐵納米粒，該載體不僅可以靶向遞送miRNA，而且可以誘發(fā)磁熱效應(yīng)發(fā)揮協(xié)同作用，從而顯著提高抗腫瘤效果。

2.4 光響應(yīng)型納米載體

與其他外源性物理刺激相似，光刺激同樣具有非入侵性，且可靈活把控施加強(qiáng)度、曝光時(shí)間和作用位置，因此得到了快速發(fā)展，并逐漸形成獨(dú)特的診療方法，如光動(dòng)力學(xué)療法、光熱療法和放射動(dòng)力療法等[30]。

在施加光刺激后，載體中光敏材料的生色團(tuán)或活性染料接受輻照能量后會(huì)產(chǎn)生可逆/不可逆的結(jié)構(gòu)變化或者將輻射轉(zhuǎn)換為熱能提升局部溫度，導(dǎo)致納米載體的滲透性發(fā)生改變進(jìn)而釋放出荷載藥物[31]。Diguet等[32]將帶有正電荷的光敏材料偶氮苯三甲基溴化銨與帶有負(fù)電荷的陰離子烷基表面活性劑混合，通過(guò)自組裝獲得了粒徑為50～200 nm的光響應(yīng)型囊泡。該囊泡可經(jīng)紫外光照射破裂，釋放出包裹的DNA，并顯著提高其在細(xì)胞中的轉(zhuǎn)染效率。此外，基于光化學(xué)內(nèi)化的光激活效應(yīng)可通過(guò)局部產(chǎn)生活性氧而破壞內(nèi)吞體膜，進(jìn)而提高基因的胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)效率。Jayakumar等[33]構(gòu)建了一種具有核殼結(jié)構(gòu)的近紅外-紫外-可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換納米粒子，該載體表面覆有雙鏈嗎啉基寡核苷酸和一種用于光化學(xué)內(nèi)化（photochemical internalization，PCI）的光敏劑TPPS2a，當(dāng)施加近紅外光照射時(shí)可產(chǎn)生TPPS2a，誘發(fā)PCI效應(yīng)，同時(shí)導(dǎo)致雙鏈嗎啉基寡核苷酸裂解，產(chǎn)生RNAi作用所需的紫外光和可見(jiàn)光，從而達(dá)到以近紅外光照射促進(jìn)內(nèi)涵體逃逸和控制體內(nèi)基因沉默效應(yīng)的目的。

3 聯(lián)合觸發(fā)響應(yīng)型納米載體

人體環(huán)境復(fù)雜，相對(duì)于單一刺激響應(yīng)型載體材料，聯(lián)合應(yīng)用多種觸發(fā)機(jī)制可以更為有效地控制藥物在體內(nèi)的分布、蓄積以及在靶部位的釋放，進(jìn)而提高藥物的治療效果，降低毒副作用。在核酸類(lèi)藥物遞送領(lǐng)域，為達(dá)到最佳遞送效果，通常會(huì)同時(shí)應(yīng)用幾種不同的觸發(fā)響應(yīng)策略，比如可以結(jié)合不同的內(nèi)源性刺激觸發(fā)載體響應(yīng)，也可以將內(nèi)源性刺激與外部刺激結(jié)合起來(lái)共同觸發(fā)載體響應(yīng)[18，34]。

An等[35]合成了一種具有pH和GSH雙響應(yīng)特性的4臂-聚乙二醇-b-聚二硫代組胺共聚物（4-arm PEG- ?SSPHIS），可與DNA形成表面近中性的納米復(fù)合物。該載體可同時(shí)響應(yīng)pH和GSH（還原環(huán)境）刺激，快速釋放DNA，且在降低細(xì)胞毒性的同時(shí)顯著提高了基因的轉(zhuǎn)染效率。Mok等[36]則構(gòu)建了一種新型超順磁性氧化鐵納米載體，該載體表面由3種功能分子即檸康酐修飾的PEI、PEG修飾的siRNA以及PEG修飾的氯霉素（CTX）包覆。給藥后，該載體在磁場(chǎng)以及腫瘤靶向配體CTX的引導(dǎo)下靶向于腫瘤組織，在腫瘤微環(huán)境的酸性條件下，PEI的氨基暴露，電荷反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用，同時(shí)發(fā)揮質(zhì)子海綿效應(yīng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)涵體逃逸，將PEG修飾的siRNA遞送至細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，而PEG修飾的siRNA則可利用腫瘤細(xì)胞內(nèi)的GSH實(shí)現(xiàn)二硫鍵的斷裂，發(fā)揮基因沉默效應(yīng)。該載體被認(rèn)為是一種兼具靶向治療作用的腫瘤核磁共振造影劑。

4 總結(jié)與展望

核酸類(lèi)藥物在常規(guī)藥物難以治愈的遺傳性疾病、病毒感染、心血管疾病和癌癥等疾病中的治療潛力巨大。盡管目前已有多種核酸類(lèi)藥物成功上市，但由于智能響應(yīng)型納米載體對(duì)病灶內(nèi)部環(huán)境變化或外部施加的刺激因素高度敏感，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物釋放的精準(zhǔn)調(diào)控，因此，理想的智能響應(yīng)型核酸類(lèi)藥物納米載體仍然是科學(xué)家們研究的重點(diǎn)之一。生理?xiàng)l件下，疾病發(fā)生的病變部位與正常組織有明顯差異，在病變部位存在多種刺激因素信號(hào)，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能夠?qū)Χ喾N信號(hào)組合響應(yīng)的聯(lián)合觸發(fā)響應(yīng)型納米載體有望進(jìn)一步改善核酸類(lèi)藥物的釋放性能。這些系統(tǒng)所具備的獨(dú)有性能，包括高細(xì)胞攝取、低細(xì)胞毒性和特異性細(xì)胞內(nèi)基因釋放等能夠解決單一刺激型響應(yīng)系統(tǒng)存在的響應(yīng)靈敏度不高、響應(yīng)速度遲緩、刺激性大、免疫原性大等問(wèn)題。如果該類(lèi)載體能夠?qū)崿F(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到臨床的轉(zhuǎn)化，并在臨床診斷和疾病治療方面得以應(yīng)用，將推動(dòng)醫(yī)藥行業(yè)和制藥行業(yè)的重大變革。

隨著研究的不斷深入，各種新型組分（如量子點(diǎn)）不斷涌現(xiàn)，并已被加入到智能響應(yīng)型核酸類(lèi)藥物載體行列以改善其可控性[37-39]。智能響應(yīng)型載體的運(yùn)載目標(biāo)已經(jīng)從單一的核酸類(lèi)藥物或化療藥物逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘟M分共載，釋放功能也將從單一緩釋到兼具靶向性、長(zhǎng)循環(huán)、定時(shí)定點(diǎn)釋放等多重功能。目前用于遞送核酸的智能響應(yīng)型納米載體構(gòu)建的材料有脂質(zhì)體、樹(shù)枝狀聚合物、納米乳劑、膠束、無(wú)機(jī)納米顆粒等。常用的核酸遞送納米載體中，無(wú)機(jī)納米材料及其復(fù)合材料具有不同于宏觀材料的獨(dú)特物理性質(zhì)，如量子點(diǎn)的熒光性質(zhì)、三氧化二鐵納米顆粒的磁熱效應(yīng)、金納米顆粒的光熱轉(zhuǎn)化特性等，因此可以將無(wú)機(jī)納米顆粒作為外部光、熱、磁、氧等刺激響應(yīng)的載體材料。基于以上納米材料所構(gòu)建的核酸類(lèi)藥物遞送載體具有其他類(lèi)型載體無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。首先，納米載體主要通過(guò)表面吸附藥物或內(nèi)部包裹藥物來(lái)實(shí)現(xiàn)藥物的運(yùn)載，合成的納米顆粒具有巨大的比表面積，可實(shí)現(xiàn)核酸類(lèi)藥物的高效負(fù)載;其次，研究人員可篩選性能不同的納米材料，合成不同形狀、大小、化學(xué)組成、多孔結(jié)構(gòu)的納米顆粒，并對(duì)其進(jìn)行表面修飾，可使納米載體針對(duì)不同的荷載藥物，表現(xiàn)出不同的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和藥效動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。利用不同納米材料構(gòu)建的刺激響應(yīng)型核酸類(lèi)藥物遞送載體已經(jīng)克服了非病毒載體核酸遞送過(guò)程中的大部分障礙，但相較于臨床應(yīng)用的實(shí)際需求，許多非病毒核酸類(lèi)藥物遞送載體在轉(zhuǎn)染效率、生物安全性等方面仍有巨大的提升空間，載體的潛在毒性和全身清除效率的研究還有待進(jìn)一步展開(kāi)。

研究者若想要構(gòu)建高效、低毒且精準(zhǔn)靶向的智能響應(yīng)型核酸類(lèi)藥物納米載體，需要考慮到核酸藥物的化學(xué)修飾、納米材料的功能化、載體的制備技術(shù)以及給藥途徑的選擇，同時(shí)需要結(jié)合具有可預(yù)測(cè)藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)特性的聯(lián)合策略，以及明確的作用機(jī)制等。在許多情況下研究人員在構(gòu)建載體時(shí)不可能對(duì)這些條件進(jìn)行直接的排列組合比較，這些策略的正確性均會(huì)決定納米載體是否能夠構(gòu)建成功。另外，目前蓬勃發(fā)展的人工智能和計(jì)算機(jī)建模的應(yīng)用為解決這些問(wèn)題也提供了一個(gè)新方向。

參考文獻(xiàn)

[ 1 ] YIN H，KANASTY R L，ELTOUKHY A A，et al. Non-viral vectors for gene-based therapy[J]. Nat Rev Genet，2014，15（8）：541-555.

[ 2 ] CHEN J，LIN L，GUO Z P，et al. Synergistic treatment of cancer stem cells by combinations of antioncogenes and doxorubicin[J].J Drug Deliv Sci Technol，2015，30：417- 423.

[ 3 ] FENTONO S，OLAFSONK N，PILLAIP S，et al. Advances in biomaterials for drug delivery[J/OL]. Adv Mater，2018

[2022-03-01]. https：//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29736981/.DOI：10.1002/adma.201705328.

[ 4 ] LI Y M，YANG J H，XU B，et al. Enhanced therapeutic siRNA to tumor cells by a pH-sensitive agmatine-chitosan bioconjugate[J]. ACS Appl Mater Interfaces，2015，7（15）：8114-8124.

[ 5 ] LIBERTI M V，LOCASALE J W. The Warburg effect：how does it benefit cancer cells？ [J]. Trends Biochem Sci，2016，41（3）：211-218.

[ 6 ] WORSLEY C M，VEALE R B，MAYNEE S. The acidic tumour microenvironment：manipulating the immune response to elicit escape[J/OL]. Hum Immunol，2022[2022- 03-01].https：//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35216847/. DOI：10.1016/j.humimm.2022.01.014.

[ 7 ] DONG D W，XIANG B，GAO W，et al. pH-responsive complexes using prefunctionalized polymers for synchronous delivery of doxorubicin and siRNA to cancer cells[J]. Biomaterials，2013，34（20）：4849-4859.

[ 8 ] KUMAR Y，KUCHE K，SWAMI R，et al. Exploring the potential of novel pH sensitive lipoplexes for tumor targe- ted gene delivery with reduced toxicity[J]. Int J Pharm，2020，573：118889.

[ 9 ] SCHAFER F Q，BUETTNER G R. Redox environment of the cell as viewed through the redox state of the gluta- ? thione disulfide/glutathione couple[J]. Free Radic Biol Med，2001，30（11）：1191-1212.

[10] CHENG R，F(xiàn)ENG F，MENG F H，et al. Glutathione- ? ? responsive nano-vehicles as a promising platform for ? ? targeted intracellular drug and gene delivery[J]. J Control ?Release，2011，152（1）：2-12.

[11] MOLLAZADEH S，MACKIEWICZ M，YAZDIMAMAGHANI M. Recent advances in the redox-responsive drug delivery nanoplatforms：a chemical structure and physical property perspective[J]. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl，2021，118：111536.

[12] SON S，SINGHA K，KIM W J. Bioreducible BPEI-SS- PEG-cNGR polymer as a tumor targeted nonviral gene carrier[J]. Biomaterials，2010，31（24）：6344-6354.

[13] MUTLU AGARDAN N B，SARISOZEN C，TORCHILIN V P. Redox-triggered intracellular siRNA delivery[J]. Chem Commun （Camb），2018，54（49）：6368-6371.

[14] SONG S J，LEE S，LEE Y，et al. Enzyme-responsive destabilization of stabilized plasmid-lipid nanoparticles as an efficient gene delivery[J]. Eur J Pharm Sci，2016，91：20-30.

[15] TAKEMOTO H，MIYATA K，NISHIYAMA N，et al. Bioresponsive polymer-based nucleic acid carriers[J]. Adv Genet，2014，88：289-323.

[16] LI X，SUN A N，LIU Y J，et al. Amphiphilic dendrimer engineered nanocarrier systems for co-delivery of siRNA and paclitaxel to matrix metalloproteinase-rich tumors for synergistic therapy[J/OL]. NPG Asia Mater，2018[2022- 03-01]. http：//www.nature.com/articles/s41427-018-0027-4. DOI：10.1038/s41427-018-0027-4.

[17] ZHANG W M，ZHANG J，QIAO Z，et al. Functionally ?oriented tumor microenvironment responsive polymeric nanoassembly：engineering and applications[J]. Chin J Polym Sci，2018，36（3）：273-287.

[18] KIM J，LEE Y M，KIM H，et al. Phenylboronic acid-sugar grafted polymer architecture as a dual stimuli-responsive gene carrier for targeted anti-angiogenic tumor therapy[J]. Biomaterials，2016，75：102-111.

[19] WANG J，AYANO E，MAITANI Y，et al. Enhanced cellular uptake and gene silencing activity of siRNA using temperature-responsive polymer-modified liposome[J]. Int J Pharm，2017，523（1）：217-228.

[20] KURISAWA M，YOKOYAMA M，OKANO T. Gene expression control by temperature with thermo-responsive polymeric gene carriers[J]. J Control Release，2000，69（1）：127-137.

[21] RYCHAK J J，KLIBANOV A L. Nucleic acid delivery with microbubbles and ultrasound[J]. Adv Drug Deliv Rev，2014，72：82-93.

[22] SIRSI S R，BORDEN M A. Advances in ultrasound media- ted gene therapy using microbubble contrast agents[J]. Theranostics，2012，2（12）：1208-1222.

[23] WU J，LI R K. Ultrasound-targeted microbubble destruction in gene therapy：a new tool to cure human diseases[J]. Genes Dis，2016，4（2）：64-74.

[24] YOSHIDA M，KAWAKAMI S，KONO Y，et al. Enhancement of the anti-tumor effect of DNA vaccination using an ultrasound-responsive mannose-modified gene carrier in combination with doxorubicin-encapsulated PEGylated liposomes[J]. Int J Pharm，2014，475（1/2）：401-407.

[25] ENDO-TAKAHASHI Y，MARUYAMA K，NEGISHI Y. Nucleic acid delivery system by the combination of lipid bubbles and ultrasound[J]. Curr Pharm Des，2018，24（23）：2673-2677.

[26] FAN C H，CHANG E L，TING C Y，et al. Folate-conjuga- ted gene-carrying microbubbles with focused ultrasound for concurrent blood-brain barrier opening and local gene delivery[J]. Biomaterials，2016，106：46-57.

[27] DALMINA M，PITTELLA F，SIERRA J A，et al. Magnetically responsive hybrid nanoparticles for in vitro siRNA delivery to breast cancer cells[J]. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl，2019，99：1182-1190.

[28] DE SOUSA M E，CARREA A，MENDOZA ZéLIS P，et al. Stress-induced gene expression sensing intracellular heating triggered by magnetic hyperthermia[J]. J Phys Chem C，2016，120（13）：7339-7348.

[29] YIN P T，SHAH B P，LEE K B. Combined magnetic nanoparticle-based microRNA and hyperthermia therapy to enhance apoptosis in brain cancer cells[J]. Small，2014，10（20）：4106-4112.

[30] VANKAYALA R，KUO C L，NUTHALAPATI K，et al. Nucleus-targeting gold nanoclusters for simultaneous in ?vivo fluorescenceimaging，gene delivery，and NIR-light activated photodynamic therapy[J]. Adv Funct Mater，2015，25（37）：5934-5945.

[31] LIU X K，JIANG M. Optical switching of self-assembly：micellization and micelle-hollow-sphere transition of hydrogen-bonded polymers[J]. Angew Chem Int Ed Engl，2006，45（23）：3846-3850.

[32] DIGUET A，YANAGISAWA M，LIU Y J，et al. UV- ? ? ?induced bursting of cell-sized multicomponent lipid ? vesicles in a photosensitive surfactant solution[J]. J Am Chem Soc，2012，134（10）：4898-4904.

[33] JAYAKUMAR M K G，BANSAL A，HUANG K，et al. Near-infrared-light-based nano-platform boosts endosomal escape and controls gene knockdown in vivo[J]. ACS ? ?Nano，2014，8（5）：4848-4858.

[34] HAIMOV-TALMOUD E，HAREL Y，SCHORI H，et al. Magnetic targeting of mTHPC to improve the selectivity and efficiency of photodynamic therapy[J]. ACS Appl Mater Interfaces，2019，11（49）：45368-45380.

[35] AN K K，ZHAO P，LIN C，et al. A pH and redox dual responsive 4-arm poly（ethylene glycol）-block-poly（disulfide histamine） copolymer for non-viral gene transfection in vitro and in vivo[J]. Int J Mol Sci，2014，15（5）：9067- 9081.

[36] MOK H，VEISEH O，F(xiàn)ANG C，et al. pH-sensitive siRNA nanovector for targeted gene silencing and cytotoxic effect in cancer cells[J]. Mol Pharm，2010，7（6）：1930-1939.

[37] AHIRWAR S，MALLICK S，BAHADUR D. Photodyna- mic therapy using graphene quantum dot derivatives[J]. ? ?J Solid State Chem，2020，282：121107.

[38] REJINOLD N S，CHOI G，CHOY J H. Recent trends in nano photo-chemo therapy approaches and future Scopes

[J]. Coord Chem Rev，2020，411：213252.

[39] KIM M W，JEONG H Y，KANG S J，et al. Anti-EGF receptor aptamer-guided co-delivery of anti-cancer siRNAs and quantum dots for theranostics of triple-negative breast cancer[J]. Theranostics，2019，9（3）：837-852.

（收稿日期：2021-11-18 修回日期：2022-02-28）

（編輯：唐曉蓮）