载抗肿瘤药物纳米靶向给药系统的研究进展

陈 婷,鲁 莹

(第二军医大学药学院药剂学教研室,上海 200433)

载抗肿瘤药物纳米靶向给药系统的研究进展

陈 婷,鲁 莹

(第二军医大学药学院药剂学教研室,上海 200433)

利用纳米微粒作为小分子抗肿瘤药物靶向传递系统的研究正在快速的发展和进行中，将抗肿瘤药物用各种不同材料的纳米微粒包裹，可以有助于提高其水溶性，增加肿瘤组织中的药物分布，以及加强抗肿瘤活性，同时减小对其他组织器官的非特异性毒性。此类研究主要集中在如何使得抗肿瘤药物在靶向肿瘤组织部位释放传递以及限制其对健康组织器官的影响，本文从当今常见纳米载药系统的类型以及肿瘤细胞靶向、肿瘤微环境靶向以及肿瘤转移灶靶向等多方面综述载抗肿瘤药物纳米微粒传递系统的研究进展。

纳米粒；抗肿瘤药物；靶向治疗

化疗即用化学合成药物治疗疾病的方法，是目前治疗肿瘤及某些自身免疫性疾病的主要手段之一。一般常规化疗时，药物较难在肿瘤内部达到有效浓度，且药物分布全身易致系统性毒副反应。若不良反应严重时，患者因顺应性差而被迫中断化疗，甚至危及生命。故研发新型的抗肿瘤化疗药物，或改变现有化疗药物的剂型和药动学性质，以适宜的方式作用于肿瘤组织是提高化疗疗效的重要手段。寻求一种安全、高效、靶向的剂型已成为临床用药的核心问题之一。笔者期望的载药系统有如下特点：有较好的水溶性以便于药物传递；药物在生物体内半衰期长，可躲避网状内皮系统和单核巨噬细胞系统的破坏；在肿瘤组织和细胞中有较高的药物累积；具有稳定的释放行为；降低耐药性。

纳米给药系统的出现使得以上目标有了实现的可能性，它是一种新型的控释系统，它与微米颗粒载体的主要区别是超微小体积，并能直接作用于细胞，通过控制药物在靶细胞的持续缓慢释放，可有效延长作用时间，维持有效的药物浓度，并可提高基因转染效率和转染产物的生物利用度。因而在保证疗效的前提下，可减少给药剂量，减轻或避免毒副反应，在靶向基因转染中可提高药物及基因的稳定性，形成较高的局部浓度。笔者将从以下方面对当今纳米微粒载药系统的研究进展进行阐述。

1 常见的纳米微粒载药系统

美国国际肿瘤协会对纳米粒的定义为粒径在1～100 nm之间的胶粒，具体的粒径虽然没有严格要求，但研究表明一般在10～100 nm之间效果较好[1,2]。常见的纳米微粒剂型与特点如下：

1.1脂质体 脂质体是近二十年来最初研究的纳米给药剂型，具有类生物膜双层结构及球状外形包裹内部的水相部分，故同时具备亲水性和亲脂性，加之其表面修饰简单易行，且具有靶向的潜质，现已有此类剂型在临床上使用，如阿霉素脂质体(Doxorubicin Liposomal，Doxli)，主要用于治疗进展期及铂类化疗药化疗后复发的卵巢肿瘤患者[3]，以及枸橼酸柔红霉素脂质体(DaunoXome)，主要用于治疗AIDS/艾滋病相关的卡波氏肉瘤[4]。

1.2高分子聚合物纳米载体 一般用于制备纳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，通过包裹以及共价结合的形式载药[5]。常用的天然大分子一般为：壳聚糖、明胶、淀粉、白蛋白等。常见的人工合成的有机高分子材料载体材料如下几类：聚氰基丙烯酸烷基酯(PACA)、聚乳酸类(PLA)、聚乳酸聚乙醇酸共聚物(PLGA)、聚酰胺-胺型树枝状高聚物(PAMAM-D)等。这些材料一般具有较好的水溶性和生物可降解性，对生物体几乎无毒性作用，且表面可以进行各种修饰，例如PEG化，使纳米粒具有长循环的效果，抗体修饰可达靶向递释的目的。

1.3纳米胶囊载体 以两亲嵌段共聚物为载体制备的纳米胶囊给药系统在抗肿瘤药物的传递领域受到了较为广泛的关注。此类两亲嵌段共聚物一端具亲水基团，而另一端具疏水基团，产生了溶解性的差异，因此，在水性溶液中可以形成具有亲水壳、疏水核的特殊结构，一方面对于胶囊起着稳定与保护的作用，另一方面能将药物聚集包裹于中心，为药物的高包封高载药奠定了基础[6]。

1.4病毒或病毒状纳米载体 多种病毒包括锡兰豇豆花叶病毒(CPMV)、豇豆褪绿斑点病毒(CCMV)、犬细小病毒(CPV)、热休克蛋白(HSP)、噬菌体都被应用在生物医学以及药物传递系统方面。通过化学和基因的手段，一些靶向分子和肽类的生物学功能形态可以被展示在病毒的壳体表面，所以部分配体或者抗体，例如转铁蛋白、叶酸、单链抗体已被连接在病毒表面以形成特定肿瘤靶向[7,8]。同时，某些病毒亚群对于一些特定的受体具有天然亲和作用，可以对肿瘤细胞进行增量调节。

2 靶向纳米微粒载药系统

正常组织中的微血管内皮间隙致密、结构完整,大分子和脂质颗粒不易透过血管壁,而实体瘤组织中血管丰富、血管壁间隙较宽、结构完整性差,淋巴回流缺失,造成大分子类物质和脂质颗粒具有选择性高通透性和滞留性,这种现象被称作实体瘤组织的高通透性和滞留效应(enhanced permeability and retention effect,简称EPR效应)[9]。现已有各个实验数据表明EPR效应在动物肿瘤模型和人类肿瘤中是真实存在的，故小于150 nm，中性或带些微负电荷的粒子相对比较容易进入肿瘤组织[2]。另外，若能给予纳米粒一个特异性靶向配体形成主动靶向可以更好的介导其向肿瘤组织和细胞分布及释放，这种选择性杀伤靶向病灶而不影响周围健康器官组织的方法可以显著提高治疗效果。

2.1靶向肿瘤细胞 将靶分子连接在纳米粒表面，使其与肿瘤细胞表面特异性表达或者过度表达的某种抗体或者受体结合，可以使得纳米粒具有定位递释作用。这种通过受体介导的细胞内吞作用机制已得到研究证实[10]。

细胞表面受体的配体一般分为以下两类[11]：天然大分子，比如叶酸；生长因子，如内皮生长因子，具有低分子量和低免疫原性的优点。相对于单克隆抗体而言，抗体片段，如抗原结合片段、单链可变片段等，可以降低免疫原性，改善纳米粒的药物代谢分布。Sapra 等[12,13]将脂质体与抗体片段结合，比较与单克隆抗体结合，显著降低了清除率，增加了药物在生物体内的半衰期，使得脂质体有充分的时间达到靶器官的分布与积蓄，从而更加准确的识别病灶。

当靶向纳米粒构建成功以后，笔者关注的另外一个问题是其能否被靶细胞吞噬。如果配体结合不能引发细胞内吞作用，药物仍然可以通过简单扩散进入细胞或者待其从纳米粒中释放后通过其他运输系统进入细胞，这样药物仍然可以弥散至健康组织中而不是定向的与肿瘤细胞结合。Sugano 等[14,15]通过体内外实验证实，以阿霉素为模型药物制备纳米粒，测定纳米粒被吞噬以及未被吞噬的细胞内阿霉素浓度，结果显示具有显著性，同时Heidel等[16]通过透射电镜成像，观察表面以人转铁蛋白修饰的高聚物纳米微粒与肿瘤细胞结合的情况，发现其可以遍布胞浆并集中在内涵体中。

2.2靶向肿瘤微环境 由于EPR效应被证实可以直接使得载药纳米粒微粒富集于肿瘤部位，关于是否有必要给予纳米粒靶向性配体在学术界一直处于存在争论。但是EPR效应对于肿瘤脉管系统发展到一定程度的肿瘤组织而言也许作用较大，对于那些缺乏发育完好的脉管系统的小肿瘤而言，能够靶向识别其肿瘤细胞以及肿瘤微环境就显得十分重要。

Abraxane(紫杉醇-白蛋白结合颗粒注射悬浊液)在肿瘤部位的累积，部分归因于白蛋白与细胞表面糖蛋白gp60受体结合介导的内皮胞转作用，证明靶向细胞膜穴样内陷可能会使得药物泵向血外，进入附近的组织。Karmali 等[17]通过噬菌体展示技术筛选了两个肿瘤靶点肽LyP-1和 Cys-Arg-Glu-Lys-Ala (CREKA)，将其结合在Abraxane上，可以增加药物的肿瘤内蓄积，LyP-1结合的Abraxane对于乳腺肿瘤以及卵巢肿瘤的抑制作用远大于未靶向结合的药物。CREKA可以与肿瘤血管以及血管间隙凝结的血浆蛋白结合，故它也可以作为一个靶向配体，其在前列腺肿瘤模型中已被证实。Agemy等[18]将CREKA修饰的纳米粒使其阻塞肿瘤血管，降低血流量，从而限制肿瘤的生长。

靶向内皮细胞的受体，常见的有环状精氨酸-甘氨酸-门冬氨酸-D-酪氨酸-赖氨酸(RGD)，尿激酶纤维蛋白溶酶原激活剂(uPA)等。RGD[6]在某些肿瘤新生血管系统内皮细胞表面的整联蛋白αvβ3上的过度表达，故其可以作为纳米粒的靶向部分。uPA[19]是一种丝氨酸蛋白酶，可以调节多种行为，包括基质降解作用、细胞运动性、转移以及血管发生。uPA受体(uPAR)可以控制肿瘤以及其内皮细胞的活性，同时，大部分正常组织器官几乎不表达此种受体，故uPA可以作为同时针对肿瘤细胞、脉管系统以及间质的多重靶头。

2.3靶向肿瘤转移灶 预防肿瘤转移是愈后恢复的重中之重，具有肿瘤转移灶的患者生存期远远短于未转移者。可见，能够追踪和杀死全身循环中的转移灶以及肿瘤干细胞是下一步的治疗策略以及研究重点。基于“种子和土壤”理论,某种特定的肿瘤都有其对应的转移部位，例如乳腺肿瘤经常转移至肺与骨，肺癌则最易转移至脑[203]。新兴的分子水平机制更好的支持了这种说法。限制转移的肿瘤细胞向健康器官的生长是治疗肿瘤的一个新目标，Garg 等[21]将PEG化纳米粒表面以拟纤维结合蛋白肽结合，用来形成对转移的结肠肿瘤细胞的靶向功能。

骨桥蛋白是乳腺肿瘤向骨转移的促成因子之一，在破骨细胞与乳腺肿瘤细胞表面均过度表达，可能会令骨与癌细胞之间相互作用而导致骨质溶解，故骨桥蛋白可以作为一个阻止肿瘤细胞向骨转移的靶点。Elazar 等[22]将骨桥蛋白与骨涎蛋白的反义DNA修饰于高聚物纳米粒表面，以此治疗乳腺肿瘤模型大鼠，结果证明其能较好的抑制骨转移。

现今的动物肿瘤模型均为基于特定器官的原位瘤，而置于循环中转移肿瘤模型的建立还有待发展，以后的发展方向将有部分关注在此[23]。

3 问题及展望

纳米粒作为抗肿瘤药物的传递工具本身具有很大的优势，可以通过处方筛选改变其粒径大小，以及在其表面进行各种必要的修饰都可以得到人类所需要的特性[24,25]。当今纳米微粒载药系统亟解决的问题如下：包封和载药量有限；不能控制纳米粒在组织以及细胞内的释放；不能同时靶向肿瘤细胞和肿瘤微环境。为了解决此类问题，需要对纳米微粒进行精密的结构改造，多重靶点设计，结合分子水平理论的肿瘤演进过程，纳米微粒载药系统将向更加个性化以及人性化的方向发展，药物代谢动力学以及药效学分析和定量组织分布将成为今后纳米微粒给药系统研究的焦点。

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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

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

鲁 莹. Tel：(021)81871290，E-mail:acuace@163.com.

R954

A

1006-0111(2011)03-0176-04