瞿俊 晏霜 雷龍?zhí)煅?歐陽(yáng)妃君 張海濤 秦旭平

（南華大學(xué)藥學(xué)院藥物藥理研究所，湖南省分子靶標(biāo)新藥研究協(xié)同創(chuàng)新中心，南華大學(xué)衡陽(yáng)醫(yī)學(xué)院，衡陽(yáng) 421001）

腫瘤是一類(lèi)以細(xì)胞異常生長(zhǎng)和擴(kuò)散為特征的惡性疾病。在臨床上主要治療方案有手術(shù)治療、化學(xué)治療、放射治療等。但手術(shù)治療一般只適用于部分實(shí)體瘤，化療藥物則容易導(dǎo)致多藥耐藥以及脫靶效應(yīng)［1］，放射治療常有較強(qiáng)的毒副作用。因此，腫瘤治療仍需要發(fā)展更高效、更安全的治療策略。

納米藥物遞送載體不僅可以解決全身給藥后抗腫瘤效應(yīng)分子（如藥物、基因）溶解度小、生物利用度差和治療效應(yīng)低等問(wèn)題［2］，且具有高滲透長(zhǎng)滯留（enhanced permeability and retention，EPR）效應(yīng)，可以選擇性地分布并蓄積于腫瘤組織，從而增強(qiáng)所遞送之藥物的抗腫瘤活性［3］，減少全身毒副作用。更為重要的是，納米載體表面可利用化學(xué)結(jié)構(gòu)如羥基、氨基等進(jìn)行表面修飾使其具有主動(dòng)靶向的特性，如葉酸、透明質(zhì)酸、核酸適配體等已被證明可增強(qiáng)納米載體的腫瘤分布與特定細(xì)胞的攝?。?-6］。在設(shè)計(jì)線(xiàn)粒體靶向納米載體時(shí)，需要先利用腫瘤組織特性，設(shè)計(jì)被動(dòng)或主動(dòng)靶向腫瘤細(xì)胞的納米粒，使得正常細(xì)胞對(duì)納米粒的攝取減少，從而減少正常細(xì)胞損傷。a. 被動(dòng)靶向：腫瘤血管新生內(nèi)皮細(xì)胞間隙較大，加之腫瘤組織缺少淋巴管致使淋巴液回流受阻。因此設(shè)計(jì)粒徑小于200 nm的納米粒子可以方便地穿過(guò)血管壁在腫瘤組織中富集，且不被淋巴液回流帶走，從而能長(zhǎng)期存于腫瘤組織（即EPR效應(yīng)）；b. 主動(dòng)靶向：在納米載體表面偶聯(lián)腫瘤特異性親和配體，可與腫瘤細(xì)胞膜高表達(dá)的特異性受體通過(guò)配體受體相互作用結(jié)合，從而成百上千倍地提高藥物在腫瘤部位的富集。靶向性的基團(tuán)可以是小分子、抗體、核酸、肽段、多糖等。近年來(lái)，借助納米載體的這些特性，研究者已開(kāi)始聚焦納米載體的細(xì)胞器靶向基團(tuán)修飾，以進(jìn)行更為精準(zhǔn)的靶向診療。

腫瘤細(xì)胞最重要的特征之一就是在有氧條件下通過(guò)糖酵解而不是線(xiàn)粒體氧化磷酸化產(chǎn)生三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）［7］。由于維持腫瘤細(xì)胞代謝和增殖需要充足的ATP供應(yīng)，腫瘤細(xì)胞消耗的葡萄糖遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常細(xì)胞。線(xiàn)粒體作為真核生物中最重要的產(chǎn)生能量和調(diào)節(jié)代謝的細(xì)胞器之一，其功能障礙對(duì)于腫瘤的發(fā)生發(fā)展及侵襲性起著不可忽視的作用［8］。故線(xiàn)粒體成為腫瘤治療的潛在靶點(diǎn)實(shí)屬必然，經(jīng)典線(xiàn)粒體靶向基團(tuán)見(jiàn)圖1。納米載體的線(xiàn)粒體靶向基團(tuán)修飾可使其進(jìn)入胞內(nèi)后選擇性靶向線(xiàn)粒體［9］。常用的線(xiàn)粒體靶向小分子基團(tuán)有三苯基膦（triphenylphosphine，TPP）、地喹氯銨、胍和雙胍、羅丹明、過(guò)渡金屬配合物，或線(xiàn)粒體靶向生物活性分子，如線(xiàn)粒體穿透肽、線(xiàn)粒體靶向序列、富含半胱氨酸肽、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號(hào)肽等［10］。線(xiàn)粒體靶向基團(tuán)的具體機(jī)理、路徑各有不同。TPP等離域親脂性陽(yáng)離子因其脂溶性高的特性可穿過(guò)細(xì)胞膜和線(xiàn)粒體膜，而其所帶的正電荷可使其在高負(fù)電荷的線(xiàn)粒體膜電位的作用下進(jìn)入線(xiàn)粒體基質(zhì)；過(guò)渡金屬配合物具有靶向線(xiàn)粒體跨膜蛋白或分子伴侶蛋白（如熱休克蛋白60）的功能；線(xiàn)粒體靶向序列通常與線(xiàn)粒體膜上的特定受體結(jié)合（如線(xiàn)粒體外膜的轉(zhuǎn)運(yùn)酶）等。本文通過(guò)綜述線(xiàn)粒體靶向納米載體在腫瘤診斷與治療中的應(yīng)用，期望為進(jìn)一步研究線(xiàn)粒體作為腫瘤診斷和治療靶點(diǎn)的重要性起到拋磚引玉的作用。

Fig. 1 Schematic diagram of mitochondrial targeting units圖1 線(xiàn)粒體靶向基團(tuán)示意圖

1 線(xiàn)粒體靶向納米遞送系統(tǒng)在腫瘤治療中的應(yīng)用

1.1 抑制腫瘤細(xì)胞增殖

此外，靶向線(xiàn)粒體可在對(duì)周?chē)＜?xì)胞沒(méi)有明顯影響的情況下，在腫瘤細(xì)胞中表現(xiàn)出抗增殖和細(xì)胞毒性作用［15］。且相較于正常細(xì)胞的線(xiàn)粒體（-140 mV），腫瘤細(xì)胞的線(xiàn)粒體具有更強(qiáng)的負(fù)電荷（-220 mV）［16］，陽(yáng)離子化合物會(huì)優(yōu)先在腫瘤細(xì)胞中積累。因此，線(xiàn)粒體靶向陽(yáng)離子藥物使選擇性靶向癌細(xì)胞成為可能，從而能減少對(duì)正常細(xì)胞的損傷，降低藥物的有效濃度，提高生物利用度，用于精確腫瘤治療。如以TPP為靶頭的多種線(xiàn)粒體靶向陽(yáng)離子抗氧化劑都具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖和抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用，這歸功于這類(lèi)載體均具有清除ROS以及選擇性靶向腫瘤細(xì)胞線(xiàn)粒體的能力［17］。如Meng等［18］研究設(shè)計(jì)了一種線(xiàn)粒體靶向納米顆粒（TOS-PDA-PEG-TPP），該納米粒將聚多巴胺（polydopamine，PDA）作為光熱劑、TPP+作為線(xiàn)粒體靶向陽(yáng)離子基團(tuán)，將α生育酚琥珀酸酯（alpha-tocopherol succinate，α-TOS）作為化療藥物和抗氧化劑精確遞送到腫瘤細(xì)胞的線(xiàn)粒體中，通過(guò)化療和光熱協(xié)同治療抑制腫瘤生長(zhǎng)。Yuan等［19］采用殼聚糖（chitosan，CS）和TPP作為內(nèi)核和交聯(lián)劑，通過(guò)乳化溶液揮發(fā)法將CS和TPP包載到抗氧化劑原花青素（proanthocyanidins，PHL）/聚（乳酸-羥基乙酸）共聚物（poly（lactic-co-glycolic acid），PLGA）中，制備得到陽(yáng)離子CS-PLGAPHL納米體系。該納米體系對(duì)口腔鱗狀細(xì)胞癌的增殖、侵襲和遷移具有顯著抑制作用。TPP作為線(xiàn)粒體靶向性常用基團(tuán)，除了具有正電荷可以利用高負(fù)電荷的線(xiàn)粒體膜電位選擇性靶向腫瘤細(xì)胞外［20］，還是一種親脂性陽(yáng)離子，可以與疏水性的線(xiàn)粒體內(nèi)膜相互作用，促進(jìn)藥物滲透進(jìn)線(xiàn)粒體［21］。

線(xiàn)粒體呼吸作用受到抑制也會(huì)影響腫瘤細(xì)胞的增殖。例如，Marloye等［22］制備了一種新型兩親性釕-鋨配合物，該配合物可自組裝成納米藥物，因其具有C16烷基鏈，可利用其親脂性進(jìn)行線(xiàn)粒體靶向，通過(guò)抑制線(xiàn)粒體呼吸起到抑制腫瘤細(xì)胞增殖的作用。

線(xiàn)粒體解偶聯(lián)也是抑制細(xì)胞增殖的有效策略之一，這點(diǎn)在解偶聯(lián)蛋白2基因敲除的細(xì)胞中得到了驗(yàn)證［23］。Zunica等［24］報(bào)道了一種可以選擇性降低生物能量偶聯(lián)效率的口服線(xiàn)粒體納米靶向制劑——BAM15，實(shí)驗(yàn)證明，BAM15能減少M(fèi)DA-MB-231和EO771癌細(xì)胞株的增殖、遷移和ATP的產(chǎn)生。

1.2 促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是細(xì)胞受基因調(diào)控進(jìn)行自主有序的死亡過(guò)程，對(duì)生物體的進(jìn)化、發(fā)育、維持機(jī)體自身環(huán)境穩(wěn)定起著關(guān)鍵作用。線(xiàn)粒體作為細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵調(diào)控中心，其自身結(jié)構(gòu)、形狀和許多內(nèi)部發(fā)生的變化等都與細(xì)胞凋亡息息相關(guān)。如嵴連接的破壞是細(xì)胞凋亡中一個(gè)重要步驟，當(dāng)線(xiàn)粒體失去嵴連接，響應(yīng)整合應(yīng)激反應(yīng)，會(huì)加速凋亡進(jìn)程［25］。另外，線(xiàn)粒體外膜通透化會(huì)導(dǎo)致包括細(xì)胞色素C（cytochrome C，Cyt C）在內(nèi)的膜間隙蛋白釋放到細(xì)胞質(zhì)中，從而激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase）級(jí)聯(lián)并啟動(dòng)凋亡過(guò)程［26］。再加上細(xì)胞凋亡是一個(gè)依賴(lài)能量的過(guò)程，因此與作為細(xì)胞能量工廠(chǎng)的線(xiàn)粒體更是有著密不可分的關(guān)聯(lián)。體外研究表明，由于線(xiàn)粒體介導(dǎo)的caspase等信號(hào)通路的激活，能量消耗會(huì)引發(fā)細(xì)胞凋亡［27］。此外，有文獻(xiàn)表明，ATP/AMPK途徑可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［28］。也有研究發(fā)現(xiàn)，將ATP隔離以及線(xiàn)粒體內(nèi)復(fù)合物大聚集體的形成會(huì)造成癌細(xì)胞物理應(yīng)激和代謝紊亂，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。如Choi等［29］報(bào)道了一種將ATP隔離在線(xiàn)粒體內(nèi)形成大的膠束，從而引起線(xiàn)粒體損傷和Cyt C的釋放，導(dǎo)致癌細(xì)胞凋亡的治療方案。在該方案中用到的線(xiàn)粒體靶向核肽（mitochondria-targeting nucleopeptide，MNP）由堿基、能與ATP相互作用的交替帶正電的胍基和線(xiàn)粒體穿透肽組成。MNP具有選擇性地將ATP與二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）結(jié)合的能力，由于其本身的高正電荷特性，MNP對(duì)癌細(xì)胞和正常細(xì)胞都有毒性，將MNP和ADP絡(luò)合形成MNP/ADP納米復(fù)合物后，通過(guò)ADP的兩個(gè)負(fù)電荷磷酸基團(tuán)屏蔽MNP中的正電荷，使MNP/ADP納米復(fù)合物對(duì)癌細(xì)胞的選擇性細(xì)胞毒性高于正常細(xì)胞。通過(guò)線(xiàn)粒體穿透肽基團(tuán)靶向線(xiàn)粒體后，MNP/ADP納米復(fù)合物會(huì)和線(xiàn)粒體中豐富的ATP分子形成MNP/ADP-ATP復(fù)合物大膠束，導(dǎo)致線(xiàn)粒體損傷和Cyt C的釋放，引發(fā)腫瘤細(xì)胞凋亡。

與低濃度ROS的效應(yīng)不同，ROS過(guò)量時(shí)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的細(xì)胞損傷甚至細(xì)胞凋亡［30］?；诖?，光動(dòng)力療法（photodynamic therapy，PDT）已經(jīng)取得了很好的效果，它是在特定波長(zhǎng)下激活光敏劑，將細(xì)胞和組織中的分子氧轉(zhuǎn)化為ROS，在ROS濃度較高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)粒體膜通透性轉(zhuǎn)運(yùn)孔開(kāi)放，引起線(xiàn)粒體跨膜電位降低，Cyt C釋放，繼而激活一系列caspase酶，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生。線(xiàn)粒體是PDT產(chǎn)生ROS的重要亞細(xì)胞靶點(diǎn)，線(xiàn)粒體靶向PDT也已被證明比非靶向PDT更有效，具有更強(qiáng)的特異性以及更小的有效藥物劑量［31］。

然而傳統(tǒng)PDT的照射光無(wú)法照射到體內(nèi)深層部位，一般只能用于淺表皮膚腫瘤治療。近期，Deng等［32］將X射線(xiàn)輻射和PDT結(jié)合起來(lái)，使得PDT在深部腫瘤中也能起到治療效果。該課題組制備了線(xiàn)粒體靶向PLGA納米載體，修飾TPP作為線(xiàn)粒體靶向部分，包載光敏劑維替泊芬和輻射增強(qiáng)劑金納米粒。在X射線(xiàn)照射下，納米載體在線(xiàn)粒體內(nèi)產(chǎn)生單線(xiàn)態(tài)氧，并誘導(dǎo)線(xiàn)粒體膜電位的變化和腫瘤細(xì)胞凋亡，有效地控制了結(jié)直腸腫瘤小鼠模型中腫瘤的生長(zhǎng)。

另有研究人員制備了具有腫瘤微環(huán)境響應(yīng)性電荷逆轉(zhuǎn)和線(xiàn)粒體靶向功能的新型當(dāng)歸多糖納米粒子［33］，沒(méi)食子酸-殼寡糖-二硫代丙酸-黃連素正電荷聚合物（GA-CDB）通過(guò)自組裝負(fù)載姜黃素（curcumin，Cur）得到陽(yáng)離子膠束內(nèi)核GACDB@Cur，將其與帶負(fù)電的外殼當(dāng)歸多糖-苯基硼酸（AS-PBA）結(jié)合形成As-PBA/GA-CDB@Cur納米粒。該納米粒中用到的的烷基化黃連素衍生物是一種新型線(xiàn)粒體靶向物質(zhì)，可以增強(qiáng)納米顆粒的線(xiàn)粒體靶向能力［33］，苯硼酸（phenylboronic acid，PBA）可選擇性靶向腫瘤細(xì)胞表面的唾液酸表位，PBA的引入提高了納米載體靶向腫瘤細(xì)胞的能力。結(jié)果表明，該納米粒進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后，會(huì)將所包載的促凋亡藥物姜黃素遞送到線(xiàn)粒體，導(dǎo)致細(xì)胞毒性增強(qiáng)，線(xiàn)粒體膜電位降低，激活細(xì)胞凋亡途徑。

②論證范圍的確定是整個(gè)水資源論證中的關(guān)鍵一步，節(jié)水增糧行動(dòng)項(xiàng)目取水的特點(diǎn)是分散式井群開(kāi)采，論證范圍確定應(yīng)考慮項(xiàng)目所在水文地質(zhì)單元、項(xiàng)目開(kāi)采的目標(biāo)含水層、計(jì)算可開(kāi)采量及取水可能的影響范圍。

1.3 抑制腫瘤復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移

惡性腫瘤轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致患者死亡的重要原因之一。有研究報(bào)道證實(shí)，針對(duì)腫瘤線(xiàn)粒體代謝調(diào)節(jié)和能量消耗的線(xiàn)粒體靶向治療可有效減少腫瘤轉(zhuǎn)移［34］。如Huo等［34］合成了具有線(xiàn)粒體和細(xì)胞核雙靶向功能的雜化納米粒子Mito（T）-Pep-Nuc（T），通過(guò)能量消耗來(lái)選擇性地消除轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞。進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后，Mito（T）-Pep-Nuc（T）在富含組織蛋白酶B的溶酶體中破裂，釋放出具有不同亞細(xì)胞靶向功能的Mito（T）和Nuc（T）基團(tuán)，其中Mito（T）中具有TPP部分，用以靶向線(xiàn)粒體，Nuc（T）中具有核定位序列，用于靶向細(xì)胞核。然后，分別用633 nm和1 064 nm的激光照射觸發(fā)其中光敏劑二氫卟吩e6介導(dǎo)的PDT和核靶向W18O49納米顆粒（WONPs）介導(dǎo)的光熱療法（photothermal therapy，PTT）。腫瘤細(xì)胞中這兩個(gè)細(xì)胞器都可能被摧毀，并取消線(xiàn)粒體的ATP的供應(yīng)。同時(shí)，由于正常肝細(xì)胞組織蛋白酶B活性不足，多肽連接物在正常肝細(xì)胞中保持完好。在633 nm激光照射下，產(chǎn)生的單線(xiàn)態(tài)氧可以被WONPs消耗，從而將它們轉(zhuǎn)變?yōu)楣鉄岫栊訵O3，消除1 064 nm激光照射下的熱產(chǎn)生，因此，并不會(huì)對(duì)正常肝細(xì)胞造成破壞。

另也有文獻(xiàn)報(bào)道，線(xiàn)粒體抗凋亡蛋白能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞在遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和存活，而線(xiàn)粒體ROS失衡引起的細(xì)胞氧化應(yīng)激不僅促進(jìn)細(xì)胞凋亡，也抑制腫瘤轉(zhuǎn)移［35］，這些證據(jù)表明線(xiàn)粒體在腫瘤轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵作用。據(jù)此，有研究人員設(shè)計(jì)了一種基于N-（2-羥丙基）甲基丙烯酰胺（N-（2-hydroxypropyl）methacrylamide，HPMA）納米載藥系統(tǒng)的線(xiàn)粒體靶向共聚物（P-D-R8MTS）。該給藥系統(tǒng)以細(xì)胞穿透肽R8和線(xiàn)粒體靶向序列ALD5MTS組合得到一種新型線(xiàn)粒體靶向雜交肽R8MTS，以阿霉素（doxorubicin，DOX）為模型藥物，將R8MTS肽段與HPMA-DOX結(jié)合得到P-D-R8MTS納米粒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后，P-D-R8MTS可以有效地靶向線(xiàn)粒體，增強(qiáng)ROS的產(chǎn)生和啟動(dòng)細(xì)胞凋亡。另外，P-D-R8MTS通過(guò)破壞線(xiàn)粒體，不僅抑制4T1和MDA-MB-231兩種乳腺癌細(xì)胞株的增殖，也抑制其遷移和侵襲［36］。

缺乏選擇性的線(xiàn)粒體靶向?qū)λ幬锏挠行院桶踩杂泻艽笥绊?，進(jìn)一步研究更具有腫瘤選擇性靶向的藥物實(shí)屬必要。Du等［37］利用腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移過(guò)程的基質(zhì)降解酶——β葡萄糖醛酸苷酶在腫瘤微環(huán)境和腫瘤細(xì)胞內(nèi)溶酶體和內(nèi)體中高表達(dá)的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了一種酶敏感、電荷可逆轉(zhuǎn)的納米藥物（GluAcNa-Lip），用于多階段腫瘤線(xiàn)粒體的靶向。GluAcNa-Lip是一種帶有β葡萄糖醛酸的陰離子脂質(zhì)納米材料，與傳統(tǒng)脂質(zhì)體相比，它在血液中的循環(huán)時(shí)間更長(zhǎng)，在腫瘤組織中的蓄積更多。在腫瘤微環(huán)境中，GluAcNa-Lip被β葡萄糖醛酸苷酶激活，開(kāi)始水解，進(jìn)入溶酶體后，剩余的GluAcNa繼續(xù)水解并轉(zhuǎn)換為正電荷多胺，通過(guò)質(zhì)子海綿效應(yīng)實(shí)現(xiàn)溶酶體逃逸并選擇性地與線(xiàn)粒體相互作用，從而阻斷線(xiàn)粒體的代謝，增強(qiáng)抗腫瘤活性，有效抑制腫瘤肺轉(zhuǎn)移。

1.4 誘導(dǎo)細(xì)胞自噬

自噬是一種“自我吞噬”的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，受損的細(xì)胞內(nèi)成分被溶酶體降解，同時(shí)，降解的分子產(chǎn)物也為細(xì)胞新合成必要生命分子提供原料。營(yíng)養(yǎng)應(yīng)激（生物能量應(yīng)激、營(yíng)養(yǎng)缺乏或饑餓）可促發(fā)自噬過(guò)程，這對(duì)于維持組織內(nèi)環(huán)境平衡和細(xì)胞生存具有重要意義。目前認(rèn)為自噬對(duì)腫瘤是一把“雙刃劍”，既可對(duì)腫瘤起抑制作用，也可起促進(jìn)作用，這取決于腫瘤類(lèi)型、腫瘤發(fā)展階段、腫瘤微環(huán)境和遺傳背景。一般認(rèn)為自噬可以在腫瘤形成的早期階段限制腫瘤的發(fā)展，但在已經(jīng)惡化的腫瘤細(xì)胞中會(huì)促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)與侵襲［38］。

正如前面提到的，大多數(shù)腫瘤細(xì)胞與正常分化的細(xì)胞不同，主要依賴(lài)糖酵解而非線(xiàn)粒體氧化磷酸化來(lái)產(chǎn)生細(xì)胞所需的能量［39］。通過(guò)抑制糖酵解來(lái)切斷腫瘤細(xì)胞的能量供應(yīng)是一種干擾細(xì)胞活動(dòng)從而使腫瘤細(xì)胞饑餓的有效策略，糖酵解途徑中的關(guān)鍵酶是潛在的治療靶點(diǎn)。如線(xiàn)粒體中的己糖激酶和電子傳遞鏈復(fù)合體通過(guò)糖酵解提供大量ATP。線(xiàn)粒體靶向藥物可以通過(guò)抑制線(xiàn)粒體復(fù)合體和誘導(dǎo)抗增殖氧化還原信號(hào)機(jī)制來(lái)增加線(xiàn)粒體中ROS的水平，從而通過(guò)抑制雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）的表達(dá)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞自噬［40］。如，Deng等［41］構(gòu)建了一種pH敏感的線(xiàn)粒體靶向納米藥物載體，用以精確遞送一氧化氮作為ATP抑制劑，可通過(guò)促進(jìn)線(xiàn)粒體膜通透性增加和下調(diào)ATP水平來(lái)增強(qiáng)癌癥治療效果。

此外，有課題組采取了一種有效的措施來(lái)增強(qiáng)代謝抑制和自噬［42］。首先將線(xiàn)粒體靶向部分TPP和線(xiàn)粒體代謝抑制劑氯硝胺接枝到聚賴(lài)氨酸上，將這種功能化的聚賴(lài)氨酸自組裝后包載二茂鐵和葡萄糖氧化酶。在該納米粒給藥后，在耐藥腫瘤細(xì)胞中觀(guān)察到了有效的線(xiàn)粒體靶向和代謝抑制，增加了線(xiàn)粒體的通透性，促進(jìn)Cyt C的釋放，進(jìn)而導(dǎo)致高水平的自噬并抑制了腫瘤細(xì)胞增殖。

1.5 克服耐藥性

耐藥是腫瘤細(xì)胞在藥物作用下不斷選擇進(jìn)化的過(guò)程，是腫瘤細(xì)胞的固有屬性?；熌退幨怯绊懟颊哳A(yù)后改善的關(guān)鍵因素。目前認(rèn)為耐藥與腫瘤細(xì)胞上藥物外排轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白表達(dá)增加有關(guān)。阿霉素是一種廣譜抗腫瘤藥，在缺乏藥物外排蛋白的情況下，將DOX輸送到線(xiàn)粒體是克服DOX耐藥性的方法之一。有研究人員通過(guò)靜電作用，將可pH響應(yīng)的聚陰離子PEⅠ-DMMA（Pd）包覆在正電荷脂質(zhì)-聚合物雜化納米粒子（DOX-PLGA/CPT）表面，制備得到納米粒子DOX-PLGA/CPT/Pd［43］。DOXPLGA/CPT/Pd被MCF-7/ADR細(xì)胞吞噬后，納米粒中的TPP暴露出來(lái)靶向線(xiàn)粒體，再將DOX釋放出來(lái)，靶向mtDNA，誘導(dǎo)乳腺腫瘤細(xì)胞凋亡，這種方法大大降低了MCF-7/ADR乳腺腫瘤對(duì)DOX的耐藥性。

腫瘤細(xì)胞中藥物外排轉(zhuǎn)運(yùn)體的過(guò)度表達(dá)也會(huì)導(dǎo)致多藥耐藥。Ruan等［44］開(kāi)發(fā)了線(xiàn)粒體溫度響應(yīng)型藥物來(lái)逆轉(zhuǎn)肺腫瘤對(duì)DOX的耐藥性。結(jié)果表明，熱響應(yīng)型納米載體可以阻止DOX外排，促進(jìn)DOX在耐藥腫瘤中的蓄積和線(xiàn)粒體靶向，增強(qiáng)DOX的細(xì)胞毒性，并逆轉(zhuǎn)荷瘤小鼠的耐藥性。

另外，有研究表明ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可能參與腫瘤細(xì)胞耐藥。由于這些轉(zhuǎn)運(yùn)體主要是ATP驅(qū)動(dòng)的多藥外排泵（多藥耐藥蛋白、P-糖蛋白等），破壞ATP產(chǎn)生也是逆轉(zhuǎn)耐藥性的一種有效策略?；诖耍珻hen等［45］開(kāi)發(fā)了一種線(xiàn)粒體靶向的pH敏感聚乙烯醇納米凝膠，將己糖激酶抑制劑洛尼達(dá)明和化療藥物紫杉醇（paclitaxel，PTX）結(jié)合在一起，抑制糖酵解產(chǎn)能過(guò)程，以恢復(fù)腫瘤對(duì)PTX的敏感性。

1.6 聯(lián)合治療

在腫瘤發(fā)生早期階段（腫瘤直徑≤3.0 cm），放療是首選的治療方法。然而，某些腫瘤類(lèi)型產(chǎn)生的放射抵抗常導(dǎo)致放射治療失敗，且極易導(dǎo)致腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。線(xiàn)粒體在放射抵抗的發(fā)生中扮演著重要的角色。因此，線(xiàn)粒體是實(shí)現(xiàn)放射增敏和增強(qiáng)治療效果的極佳治療靶點(diǎn)。Sood等［46］通過(guò)三羧酸循環(huán)中間體α酮戊二酸修飾的氧化鐵-金核-殼納米粒（GNP）主動(dòng)靶向線(xiàn)粒體，并在GNP中裝載化療藥物4-羥苯基維胺脂進(jìn)行輔助化療，從而提高腫瘤細(xì)胞對(duì)放射治療敏感性。

PTT需要將光能轉(zhuǎn)換為熱能來(lái)起到殺傷作用，但利用PTT殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，產(chǎn)生的高溫容易對(duì)周?chē)恼＜?xì)胞造成損傷。而線(xiàn)粒體易受溫度影響，相較于納米載體在胞漿中解散，靶向線(xiàn)粒體能更好地發(fā)揮光熱療效。線(xiàn)粒體作為熱敏感的細(xì)胞器，常被用做光熱等療法的目標(biāo)靶向亞細(xì)胞器［47］。Jin等［48］制備了由線(xiàn)粒體靶向片段、組織蛋白酶B反應(yīng)片段和兩性離子抗污染片段組成的多功能納米涂層，然后通過(guò)配體交換的方法對(duì)金納米棒進(jìn)行修飾，使其在酶處理前后均表現(xiàn)出優(yōu)異的光熱性能和良好的穩(wěn)定性，結(jié)果表明這種納米棒具有良好的腫瘤消融能力。也有研究人員將氣體治療和PTT結(jié)合起來(lái)，利用一氧化碳?xì)怏w抑制熱休克蛋白后，可在較低的溫度下，殺滅腫瘤細(xì)胞且不損傷正常組織細(xì)胞，使PTT取得更好的療效［47］。

此外，PTT和PDT協(xié)同運(yùn)用可以提高治療效果，并減少不良反應(yīng)的發(fā)生。He等［49］利用金納米顆粒（AuNPs）、介孔二氧化硅納米顆粒、TPP、DOX和碳納米點(diǎn)構(gòu)建了線(xiàn)粒體靶向給藥系統(tǒng)。其中，AuNPs可以被細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽通過(guò)配體交換誘導(dǎo)刻蝕過(guò)程，將DOX釋放到胞內(nèi)，獲得抑瘤效果。該給藥系統(tǒng)主要通過(guò)線(xiàn)粒體膜去極化誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡達(dá)到抗腫瘤效果，且可以用作熒光探針，用于近紅外熒光靶向成像活細(xì)胞中的線(xiàn)粒體。

PTT還能和免疫聯(lián)系起來(lái)協(xié)同治療腫瘤。Wei等［50］開(kāi)發(fā)了一種近紅外光激發(fā)的核殼納米粒（NP4），可以通過(guò)順序激活納米藥物實(shí)現(xiàn)具有高時(shí)空精度和效率的雙級(jí)聯(lián)靶向。納米粒子靜脈注射到小鼠體內(nèi)后，會(huì)在腫瘤部位有效積聚。在近紅外光（near infrared，NⅠR）照射下，NP4誘導(dǎo)產(chǎn)生大量ROS，伴隨著聚乙二醇和電荷為負(fù)的聚合物殼的脫離，電荷翻轉(zhuǎn)，帶正電的內(nèi)核部分靶向線(xiàn)粒體。之后，在連續(xù)NⅠR照射下，線(xiàn)粒體中產(chǎn)生的ROS通過(guò)PDT殺死腫瘤細(xì)胞。此外，PDT還可誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡，從而激活獲得性免疫，達(dá)到最大限度地發(fā)揮光動(dòng)力和免疫聯(lián)合治療的效果。

綜上所述，線(xiàn)粒體靶向納米載體可從抑制腫瘤細(xì)胞增殖、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移等方面起到治療腫瘤的目的（表1，圖2）。加入靶向功能后，納米載體可以增強(qiáng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性，克服耐藥性，與非靶向藥物相比，效果更佳。

Table 1 Applications and action mechanisms of mitochondrial targeted nanocarriers in tumor therapy表1 線(xiàn)粒體靶向納米載體在腫瘤治療中的應(yīng)用與作用方式

Fig. 2 Mechanism of anti-tumor effect of nanocarrier targeting mitochondria圖2 納米載體靶向線(xiàn)粒體后發(fā)揮抗腫瘤作用的機(jī)理圖

2 線(xiàn)粒體靶向納米遞送系統(tǒng)在腫瘤診斷中的應(yīng)用

大多數(shù)癌癥治療探針只有短波發(fā)射和單通道成像能力，應(yīng)用于生物系統(tǒng)時(shí)，很少有有機(jī)化合物同時(shí)滿(mǎn)足水溶性好、線(xiàn)粒體靶向能力強(qiáng)、NⅠR生物成像效果好、腫瘤治療效果好等要求。Zhang等［51］設(shè)計(jì)了兩個(gè)基于部花青染料和TPP的有機(jī)分子（HTPP和DTPP），這兩種有機(jī)分子具有極好的水溶性，在水中可以自組裝形成納米顆粒。進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后，該納米顆粒通過(guò)增加胞內(nèi)活性氧水平和Cyt C含量，降低線(xiàn)粒體膜電位和ATP水平，經(jīng)線(xiàn)粒體途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，因此在成像的基礎(chǔ)上也可用作線(xiàn)粒體靶向化療藥物。

熒光成像相對(duì)于磁共振、超聲等腫瘤影像檢查技術(shù)具有更好的成像分辨率，且靈敏度高，在臨床上具有廣泛的應(yīng)用潛力。Le等［52］報(bào)道了一種靶向線(xiàn)粒體且能準(zhǔn)確可視化腫瘤組織的新型納米熒光探針V-M1，該探針通過(guò)監(jiān)測(cè)黏度這一影響細(xì)胞凋亡、自噬等功能的重要參數(shù)來(lái)反映腫瘤位置。對(duì)線(xiàn)蟲(chóng)的熒光成像實(shí)驗(yàn)表明，V-M1具有檢測(cè)活的多細(xì)胞動(dòng)物黏度波動(dòng)的能力。在對(duì)乳腺癌細(xì)胞4T1的體外生物分布成像測(cè)試中，通過(guò)V-M1熒光在不同組織中特異性地識(shí)別到了腫瘤位置，顯示了其具有指導(dǎo)腫瘤手術(shù)切除的潛力。

此外，線(xiàn)粒體內(nèi)源性產(chǎn)生的H2O2是一種重要的活性氧。選擇性監(jiān)測(cè)活細(xì)胞中的H2O2對(duì)于了解腫瘤的診斷和發(fā)病機(jī)制也具有重要意義?；诖?，Qiao等［53］構(gòu)建了一種可以檢測(cè)活細(xì)胞中外源性和內(nèi)源性線(xiàn)粒體H2O2變化的納米探針。該納米探針以自組裝聚合物膠束為載體，四苯乙烯為給體，熒光硼酸酯為H2O2受體，TPP為線(xiàn)粒體靶向部分，可以避免高濃度給藥引起的熒光猝滅，具有較高的光穩(wěn)定性。且這種生物相容性納米探針可以有效地檢測(cè)線(xiàn)粒體內(nèi)外源性和內(nèi)源性H2O2的比例變化。另外，Ma等［54］發(fā)現(xiàn)NⅠR熒光載體半花菁（hemicyanine，CyNH2）在激活后可降低腫瘤細(xì)胞線(xiàn)粒體膜電位，提高細(xì)胞內(nèi)ROS水平，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。因此，該課題組基于CyNH2與乙?；?lài)氨酸基團(tuán)的偶聯(lián)制備了一種具有掩蔽熒光和細(xì)胞毒性的納米探針——PLCy，該探針在激活前幾乎無(wú)熒光和毒性，通過(guò)腫瘤細(xì)胞過(guò)表達(dá)組蛋白去乙?；负徒M織蛋白酶L等的依次激活可進(jìn)行腫瘤細(xì)胞線(xiàn)粒體靶向成像和治療［54］。

Cyt C在正常生理情況下存在于線(xiàn)粒體膜間隙，Cyt C從線(xiàn)粒體中釋放是細(xì)胞凋亡中的重要事件。因此，Han等［55］設(shè)計(jì)了一種可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)活細(xì)胞中Cyt C釋放的納米傳感器（GO-HA/Cou-DHA/Apt）。該納米傳感器利用Cy5標(biāo)記的Cyt C DNA適配體（aptamer，Apt）檢測(cè)活細(xì)胞中的Cyt C，同時(shí)利用7-（二乙氨基）香豆素-3-羧酸修飾的雙氫青蒿素（Cou-DHA）起到靶向線(xiàn)粒體以及抗腫瘤作用，將Cou-DHA與Apt裝載到透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）修飾的氧化石墨烯（graphene oxide，GO）表面后可暫時(shí)掩蓋熒光。當(dāng)該納米傳感器被腫瘤細(xì)胞吞噬后，Cou-DHA從GO表面釋放出來(lái)，靶向線(xiàn)粒體，誘導(dǎo)胞內(nèi)ROS增加并發(fā)出綠色熒光。然后，Cyt C從線(xiàn)粒體轉(zhuǎn)移到胞漿，與Apt相互作用形成Apt-Cyt C復(fù)合體，使Apt從GO中釋放并發(fā)出紅色熒光，從而監(jiān)測(cè)細(xì)胞凋亡的發(fā)生情況。該納米傳感器可用來(lái)評(píng)估藥物抗腫瘤作用。

由于正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞在線(xiàn)粒體的結(jié)構(gòu)和功能方面存在差異，包括分子組成、代謝活性和線(xiàn)粒體DNA等。因此，腫瘤環(huán)境中線(xiàn)粒體的結(jié)構(gòu)和功能變化也是腫瘤發(fā)生的重要指標(biāo)［56］。例如，有研究人員設(shè)計(jì)了一種與TPP共價(jià)偶聯(lián)的磷光納米傳感器（Pt-TFPP）［57］，與大多數(shù)檢測(cè)胞內(nèi)、胞外氧氣（oxygen，O2）的策略不同，該傳感器可用于檢測(cè)腫瘤細(xì)胞線(xiàn)粒體中的O2，量化線(xiàn)粒體呼吸情況，從而監(jiān)測(cè)線(xiàn)粒體功能障礙情況。這一策略可用于評(píng)估候選藥物對(duì)腫瘤細(xì)胞線(xiàn)粒體的影響。

總之，線(xiàn)粒體靶向納米載體可作為熒光染料、探針、納米傳感器等應(yīng)用于腫瘤診斷（表2）。反映腫瘤發(fā)生發(fā)展的指標(biāo)（如有絲分裂異常）可用于腫瘤進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷。針對(duì)腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞間的差異來(lái)設(shè)計(jì)探針等診斷工具更有利于精確、有效地診斷腫瘤發(fā)生發(fā)展的各個(gè)階段。

Table 2 Applications and action mechanisms of mitochondrial targeted nanocarriers in tumor diagnosis表2 線(xiàn)粒體靶向納米載體在腫瘤診斷中的應(yīng)用與作用方式

3 總結(jié)與展望

線(xiàn)粒體作為真核生物細(xì)胞中產(chǎn)生能量、調(diào)節(jié)代謝最重要的細(xì)胞器之一，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著非常重要的作用?？上驳氖牵陙?lái)，人們對(duì)線(xiàn)粒體靶向給藥在提高藥物療效、減輕毒副作用方面有了許多發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)行了新的嘗試。如通過(guò)線(xiàn)粒體靶向減少藥物外排，克服腫瘤細(xì)胞耐藥，增強(qiáng)藥物療效等。目前抗腫瘤線(xiàn)粒體療法在臨床應(yīng)用方面仍有許多困難。如療效與安全性難以兼顧，毒副作用仍無(wú)法避免，藥物對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性靶向、對(duì)正常組織的毒性等問(wèn)題仍是需要進(jìn)一步研究的重要課題，這需要人們進(jìn)一步對(duì)腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞的差異性進(jìn)行研究，使藥物精準(zhǔn)靶向腫瘤細(xì)胞線(xiàn)粒體。另外，臨床應(yīng)用過(guò)程中容易出現(xiàn)個(gè)體化差異，合理利用輔助治療方法（如基因檢測(cè)）等可幫助研究人員更好地達(dá)到精準(zhǔn)或個(gè)性化治療腫瘤的目的。雖然目前對(duì)抗腫瘤線(xiàn)粒體療法還缺乏高效、精準(zhǔn)、低毒的方案，但我們堅(jiān)信，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)腫瘤的精準(zhǔn)治療目標(biāo)一定會(huì)早日實(shí)現(xiàn)。