靶向超聲微泡在卵巢癌治療中的研究進(jìn)展

蘇子涵，趙 云

（三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北 宜昌 443000）

靶向超聲微泡在卵巢癌治療中的研究進(jìn)展

蘇子涵，趙 云

（三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北 宜昌 443000）

近年來(lái)，隨著對(duì)超聲生物效應(yīng)的深入研究，各種兼具診斷治療雙重作用的超聲探頭及靶向微泡造影劑的研制逐漸成為熱點(diǎn)。靶向超聲微泡作為一種新的基因或藥物有效運(yùn)載工具，通過(guò)攜帶基因或藥物對(duì)腫瘤組織靶向釋放，介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞壞死、凋亡以及腫瘤微血管的栓塞和阻斷，從而達(dá)到靶向治療的目的。目前，超聲微泡介導(dǎo)靶向治療卵巢癌也展現(xiàn)出了良好的前景，本文就其研究進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述。

超聲微泡；靶向治療；卵巢癌

超聲靶向微泡造影劑技術(shù)在臨床應(yīng)用上具有診斷和治療雙重作用，近年來(lái)他們的研制工作成為了該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，熱點(diǎn)的背后，是近年來(lái)學(xué)者們對(duì)超聲生物效應(yīng)的不斷深入探究。作為一種新興的藥物或基因的有效運(yùn)載工具，靶向超聲微泡通過(guò)向腫瘤組織靶向釋放其攜帶的藥物或基因，以介導(dǎo)或促使腫瘤細(xì)胞的壞死、凋亡及腫瘤微血管的栓塞和阻斷，從而達(dá)到靶向治療的目的。卵巢惡性腫瘤是發(fā)病率僅排在宮頸癌和子宮體癌之后的第三大女性生殖器官常見(jiàn)惡性腫瘤。由于其起病隱匿，發(fā)病早期缺乏典型臨床癥狀，以至于七到八成的患者在就診時(shí)就已屬晚期。臨床上卵巢癌進(jìn)行傳統(tǒng)手術(shù)、化療和放療常常難以治愈，并且約六成到八成的患者治療后最終復(fù)發(fā)，嚴(yán)重危害女性健康。因此，尋求安全高效的治療方法成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)者所共同關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。近年來(lái)，作為一種安全有效的新載體，超聲微泡造影劑可以實(shí)現(xiàn)在分子水平上對(duì)卵巢癌的靶向治療，并已經(jīng)開(kāi)始展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。本文就相關(guān)研究進(jìn)展及現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述。

1 靶向超聲微泡的構(gòu)建

普通的超聲微泡是一種內(nèi)含氣體，外包殼膜的小球。由于微泡內(nèi)的氣體的聲阻抗與微泡外血液的差別甚大，微泡內(nèi)氣體的回波反射性能較強(qiáng)，因此而被認(rèn)為是一種高效的超聲造影材料[1-2]。超聲微泡造影劑的發(fā)展過(guò)程中，因應(yīng)用不同的材料制作殼膜而分為了蛋白質(zhì)類(lèi)、殼聚糖類(lèi)、脂質(zhì)類(lèi)、可降解高分子類(lèi)、非離子表面活性劑類(lèi)等多種超聲微泡造影劑[3-5]。其中，殼膜材料為高分子聚合物的超聲微泡造影劑因其具有高效封裝、完整釋藥、保留藥物活性、抗壓性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)而具有廣闊前景[6-11]。

靶向超聲微泡是以普通的超聲微泡為基礎(chǔ)，對(duì)造影劑的表面物質(zhì)材料進(jìn)行改造，及化學(xué)修飾，使靶向物質(zhì)如抗體、基因等連接在其表面，通過(guò)機(jī)體的免疫反應(yīng)或生物反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)與不同病變組織及器官血管內(nèi)皮中的不同特異性抗原分子或受體進(jìn)行高效且直接地靶向結(jié)合，這種方式可使微泡免于吞噬細(xì)胞的破壞，因此其具有高水平的特異性和靶向性[1]。

靶向超聲微泡發(fā)揮靶向作用的關(guān)鍵在于將配基(單克隆抗體、葉酸、多糖及多肽等)連接到微泡表面。連接的方式包括直接(共價(jià))連接或間接(非共價(jià))連接。在非共價(jià)靶向體系中，最有效的生物橋是抗生物素和生物素復(fù)合體。有學(xué)者研究表明，抗生物素和生物素復(fù)合體兩者結(jié)合位點(diǎn)多，具有高度的親和力，且因復(fù)合體的參與，單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)對(duì)靶向超聲微泡的免疫清除作用也得到大大延緩。因此，抗生物素和生物素復(fù)合體成為了目前應(yīng)用較為廣泛的生物橋。在共價(jià)連接方式體系中，目前應(yīng)用最廣泛的做法是將某些分子橋插入微泡和配體之間，常用的分子橋?yàn)榫垡叶?PEG)。將聚乙二醇作為分子橋插入于脂質(zhì)分子層，并與生物素-抗生物素蛋白鏈霉素-生物素復(fù)合體的一端相連接，復(fù)合體的另一端結(jié)合各類(lèi)型的配體，從而達(dá)到超聲微泡靶向到達(dá)病灶的目的[12]。近年來(lái)，在卵巢癌的化學(xué)治療領(lǐng)域中，Liu等[13]在載藥超聲微泡上連接促黃體激素釋放激素類(lèi)似物(LHRHa)，通過(guò)生物素-親和素方式與卵巢癌細(xì)胞A2780/DDP細(xì)胞中表達(dá)的LHRH受體靶向結(jié)合，從而達(dá)到靶向治療的目的。

2 在抗腫瘤治療中，靶向超聲微泡的生物作用機(jī)制

作為一種靶向治療載體的超聲微泡到達(dá)病灶后，超聲波與微泡造影劑相互作用并產(chǎn)生一系列生物學(xué)效應(yīng)，這些生物學(xué)效應(yīng)使得基因和藥物能夠順利進(jìn)入血管壁、細(xì)胞、甚至組織間隙，進(jìn)而使藥物在局部組織范圍內(nèi)得到高濃度釋放，或使其基因轉(zhuǎn)染率增加，從而發(fā)揮靶向治療作用[14]。對(duì)于超聲的空化效應(yīng)而言，微泡造影劑可使超聲波的空化閾值降低，而微泡作為空化核的一種，通過(guò)超聲波的作用，會(huì)發(fā)生壓縮和膨脹，當(dāng)聲能的強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí)，微泡就能夠被瞬間擊碎[15]。

研究顯示，空化效應(yīng)可通過(guò)產(chǎn)生休克波使局部細(xì)胞膜通透性得到增加。由于微泡破裂瞬間而產(chǎn)生的切應(yīng)力會(huì)作用在血管內(nèi)皮細(xì)胞膜上，使得生物膜的通透性增加[16]。這種通透性的增加可能是由于質(zhì)膜或核膜受到高能沖擊波或微射流的沖擊，而出現(xiàn)了暫時(shí)性的小孔，細(xì)胞外大分子和顆?？梢酝ㄟ^(guò)細(xì)胞膜上的這些暫時(shí)非致命聲孔進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，這種超聲聲孔效應(yīng)提高了微泡對(duì)基因和藥物的遞送作用[17]。

3 靶向超聲微泡介導(dǎo)治療卵巢癌相關(guān)研究

3.1 載藥超聲微泡治療卵巢癌 化學(xué)治療是卵巢癌治療過(guò)程中的主要輔助手段之一，大多數(shù)的卵巢癌對(duì)化學(xué)治療較為敏感，通過(guò)化療可以延緩患者病情的進(jìn)一步發(fā)展，而且還有可能使癌灶完全消退消失，從而延長(zhǎng)患者的生命。近年來(lái)，紫杉醇聯(lián)合抗癌藥物化療和紫杉醇抗癌藥物新劑型的研發(fā)等方面均取得了進(jìn)展，但藥物引起的毒副反應(yīng)：如骨髓抑制、神經(jīng)毒性、心臟毒性等，使這些藥物在臨床應(yīng)用上受到了很大的限制。載藥靶向超聲微泡的出現(xiàn)，能夠有效緩解這一問(wèn)題。它以低毒、長(zhǎng)效緩釋的方式進(jìn)行靶向給藥，并有利于靶組織對(duì)藥物的攝取和吸收，在降低血藥濃度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了靶組織內(nèi)藥物濃度的增加。Unger等[18]動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)負(fù)荷紫杉醇藥物的自制脂質(zhì)體微泡進(jìn)行給藥，紫杉醇的藥效大大增強(qiáng)，且與游離紫杉醇相比，包封的紫杉醇毒性降低了10倍。Rapoport等[19]用聚合物膠束和十二氟戊烷(Perfluoropentane)制備了攜帶阿霉素的納米級(jí)超聲微泡，通過(guò)靜脈注射對(duì)荷有藥物敏感卵巢癌的裸鼠進(jìn)行治療，結(jié)果表明納米級(jí)微泡通過(guò)外滲選擇性地進(jìn)入腫瘤間隙，靶向聚集在腫瘤組織，而幾乎不滯留在肝、腎等其他器官，且明顯的抑制了腫瘤的生長(zhǎng)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者研究制備的PLGA-PTX微球滿(mǎn)足了紫杉醇藥物釋放濃度需要，延長(zhǎng)了紫杉醇體內(nèi)作用時(shí)間，減少了毒副作用的發(fā)生。其促進(jìn)SKOV3細(xì)胞調(diào)亡效果優(yōu)于紫杉醇注射液，為紫杉醇治療卵巢癌提供了新的藥物劑型和方式方法。研究同時(shí)表明PLGAPTX作為一種新型的生物可降解的高分子藥物劑型有著較高的包封率與載藥率。近年來(lái)，隨著靶向超聲微泡的研究不斷進(jìn)展，Liu等[13]利用卵巢癌細(xì)胞上的高表達(dá)LHRH(促黃體生成素釋放激素)受體這一特性，在PTX微球上涂以促黃體激素釋放激素類(lèi)似物(LHRHa)通過(guò)生物素鏈接卵巢癌A2780/DDP細(xì)胞表達(dá)LHRH受體，從而達(dá)到使藥物進(jìn)入靶向區(qū)域的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明LHRHa-targeted MBs(TPLMBs)組對(duì)卵巢癌細(xì)胞的抑制作用明顯高于其他組如PTX組和no-targeted PTX-loaded MBs(NPLMBs)等組。Pu等[20]將攜有LHRH受體的靶向紫杉醇微泡(TPLMBs)注射于載有A2780/DDP卵巢癌細(xì)胞的裸鼠模型腹腔中，腹腔注射TPLMBs后腫瘤組織的免疫組織化學(xué)分析進(jìn)一步證實(shí)了其可以增加腫瘤細(xì)胞凋亡和減少血管的生成。

3.2 載基因超聲微泡治療卵巢癌 原癌基因和抑癌基因的雙重調(diào)控是導(dǎo)致卵巢細(xì)胞的發(fā)生和發(fā)展重要原因，卵巢癌的發(fā)生是由于抑癌基因功能減弱后原癌基因被激活?；蛑委熉殉舶┮呀?jīng)成為當(dāng)前熱門(mén)課題之一，其核心技術(shù)是基因的轉(zhuǎn)染與表達(dá)。病毒載體是目前常用的基因運(yùn)載體之一，它作為轉(zhuǎn)基因的載體有著轉(zhuǎn)染率高的優(yōu)點(diǎn)，但也存在免疫原性和致突變性的缺點(diǎn)，致使其在臨床應(yīng)用上的安全性較差。非病毒載體雖然較為安全，但由于存在轉(zhuǎn)染率低、靶向性差等缺陷，影響了其在機(jī)體內(nèi)作用的發(fā)揮。因此目前基因治療的關(guān)鍵問(wèn)題是開(kāi)發(fā)更安全高效、簡(jiǎn)便實(shí)用的基因載體。在超聲波的作用下，超聲微泡產(chǎn)生諧振效應(yīng)，所攜帶基因在微泡破裂后釋放，并在能量輻射的作用下進(jìn)入血管壁甚至組織間隙，進(jìn)而達(dá)到靶向治療的目的。國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，所攜帶的裸露DNA在微泡造影劑和超聲的聯(lián)合使用的情況下，其轉(zhuǎn)染率能夠提高3 000倍[21]。超聲微泡介導(dǎo)的靶向基因治療技術(shù)既可以提高細(xì)胞內(nèi)裸質(zhì)粒DNA的轉(zhuǎn)染率和表達(dá)率，又能增強(qiáng)基因治療的靶向性，減少全身的不良反應(yīng)，并且減少機(jī)體的免疫反應(yīng)，而被公認(rèn)為是安全高效的一項(xiàng)新型基因轉(zhuǎn)染技術(shù)。近來(lái)，楊艷等[22]以超聲介導(dǎo)微泡轉(zhuǎn)染pORF-HSV1 TK質(zhì)粒至SKOV3細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與其他組相比，運(yùn)用超聲介導(dǎo)微泡組的HSV1 TK基因轉(zhuǎn)染率最高，細(xì)胞增殖抑制率最高(P均＜0.05)。該研究表明，超聲介導(dǎo)微泡具有誘導(dǎo)SKOV3凋亡和抑制SKOV3增殖、增強(qiáng)HSV1 TK/ GCV系統(tǒng)的作用，并且能將SKOV3的細(xì)胞周期阻斷在G1期，進(jìn)而發(fā)揮抗瘤效應(yīng)。王斌等[23]運(yùn)用超聲微泡造影劑介導(dǎo)PTEN基因轉(zhuǎn)染SKOV3實(shí)驗(yàn)的研究表明，向腫瘤細(xì)胞中加入PTEN基因質(zhì)粒和微泡造影劑，并經(jīng)過(guò)一定能量的超聲照射后，發(fā)現(xiàn)其基因轉(zhuǎn)染率得到了明顯提高。張勇[24]利用靜電吸附原理和生物素-親和素橋接法成功制備了LHRHa靶向載Survivin-pshRNA脂質(zhì)微泡：該微泡與超聲聯(lián)合介導(dǎo)Survivin-pshRNA轉(zhuǎn)染卵巢癌A2780/DDP細(xì)胞，可抑制Survivin基因在卵巢癌細(xì)胞中的表達(dá)，并可以有效促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的凋亡。Chang等[25]制作的LHRHa靶向載pEGFP-N1-野生型p53微泡轉(zhuǎn)染A2780/DDP細(xì)胞，與其他處理組比較，靶向微泡組有更高的轉(zhuǎn)染效率和細(xì)胞凋亡率。

3.3 超聲能量直接介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡 有研究表明，當(dāng)超聲空化效應(yīng)達(dá)到較高的強(qiáng)度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致腫瘤小血管管壁受損，內(nèi)源或外源性凝血被激活，從而誘發(fā)形成血管內(nèi)血栓，使得腫瘤細(xì)胞因?yàn)槿鄙傺汗?yīng)而引發(fā)局部腫瘤細(xì)胞壞死。楊宏志等[26]研究發(fā)現(xiàn)卵巢癌細(xì)胞的體外生長(zhǎng)受到低頻超聲的顯著抑制，并能夠在誘導(dǎo)下凋亡。

4 問(wèn)題與展望

與其他技術(shù)手段比較，利用靶向超聲微泡攜帶基因和藥物來(lái)治療卵巢癌有著無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景。但是，目前運(yùn)用超聲微泡介導(dǎo)靶向治療卵巢癌仍處于起步階段，相關(guān)研究大多停留在細(xì)胞和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，在進(jìn)入臨床應(yīng)用前，許多實(shí)際技術(shù)問(wèn)題尚有待解決：(1)進(jìn)行超聲輻照微泡治療時(shí)，有部分患者可發(fā)生組織出血、血管內(nèi)溶血和器官損傷等不良臨床反應(yīng)，這表明超聲微泡的聲學(xué)特性尚需進(jìn)一步明確，并且相關(guān)參數(shù)仍需進(jìn)一步優(yōu)化。(2)超聲聯(lián)合微泡的應(yīng)用的安全性和高效性還需在臨床上進(jìn)行進(jìn)一步證明。(3)目前腫瘤發(fā)生機(jī)制仍不明確，尚需進(jìn)一步的探究，如何對(duì)微泡的濃度、載藥量、包封率和超聲輻射的各參數(shù)進(jìn)行控制，如何確?；蚝退幬镌诎悬c(diǎn)穩(wěn)定、安全、高效的表達(dá)和釋放等都是目前需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題。

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Reaserch progress of targeted ultrasonic microbubble in the treatment of ovarian cancer.

SU Zi-han,ZHAO Yun.Department of Ultrasonography,the Second Clinical Medical College of China Three Gorges University,Yichang 443000,Hubei,CHINA

In recent years,with the in-depth study of ultrasonic biological effects,development of ultrasonic probe and targeted microbubble contrast agent has gradually become a hot spot.Targeted ultrasound microbubble,as a kind of new gene or effective carrier of drug,achieved its purpose of targeted therapy by carrying genes or drugs for tumor targeting release,and mediating tumor cell necrosis and apoptosis and tumor microvascular thrombosis and blocking.At present,ultrasound microbubble targeting therapy for ovarian cancer has showed good prospects. Therefore,the research progress of ultrasound microbubble targeting therapy for ovarian cancer was reviewed in this article.

Ultrasound microbubble;Targeted theraphy;Ovarian cancer

R737.31

A

1003—6350（2015）09—1331—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.09.0477

2014-10-08)

趙 云。E-mail：zhaoyun@ctgu.edu.cn