共遞送抗腫瘤藥紫杉醇與基因的研究進(jìn)展

高燕

(濟(jì)南市兒童醫(yī)院 藥學(xué)部，山東 濟(jì)南 250022)

共遞送抗腫瘤藥紫杉醇與基因的研究進(jìn)展

高燕Δ

(濟(jì)南市兒童醫(yī)院 藥學(xué)部，山東 濟(jì)南 250022)

共遞送抗癌藥紫杉醇和基因治療腫瘤可以產(chǎn)生協(xié)同治療作用，提高治療效果，降低毒性，并可在一定程度上克服紫杉醇引起的多藥耐藥性等問題。目前，用于紫杉醇和基因的共遞送納米載藥體系主要有脂質(zhì)體、納米粒、膠束等。本文綜述了近幾年共遞送抗腫瘤藥紫杉醇與基因的進(jìn)展，為紫杉醇更好地應(yīng)用于臨床提供一定的理論基礎(chǔ)。

共遞送；抗腫瘤藥；紫杉醇；基因

惡性腫瘤發(fā)病率逐年增高，嚴(yán)重威脅人類健康。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年全國惡性腫瘤死亡率為 156.83/10萬[1]。目前，癌癥已經(jīng)成為全球第一致死疾病，引起了世界范圍的高度重視。

紫杉醇作為腫瘤化療藥物中的重要組成部分，已成為乳腺癌化學(xué)治療中的一線藥物，對于常規(guī)化療無效的腫瘤，如淋巴瘤、小細(xì)胞肺癌、食管癌、胃癌等也可以應(yīng)用紫杉醇化療[2]。紫杉醇最初是由Wall等分離并發(fā)現(xiàn)其抗腫瘤作用[3]，主要是通過與β微管蛋白結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞死亡[4]；進(jìn)一步的研究表明，紫杉醇可以導(dǎo)致腫瘤壞死因子TNF-α受體的減少及釋放，同時(shí)，還可以促進(jìn)白細(xì)胞介素和干擾素等的釋放，對腫瘤細(xì)胞起殺傷或抑制作用[5]。但是，紫杉醇毒副作用較大，如骨髓抑制(以粒細(xì)胞減少癥為主)、神經(jīng)毒性、肌肉毒性及胃腸道反應(yīng)(包括惡心、嘔吐、腹瀉及粘膜炎等)，少量患者出現(xiàn)明顯的心血管不良反應(yīng), 包括心肌梗死、房顫、輕度充血性心衰、室性和室上性心動過速、室性心律不齊等，此外，紫杉醇多次給藥易產(chǎn)生耐藥性。紫杉醇耐藥涉及多種機(jī)制[6]，如微管結(jié)合蛋白的過度表達(dá)、微管蛋白二聚體組成的改變或亞基突變、miRNA表達(dá)失調(diào)等?？傊?，紫杉醇的毒副作用及其耐藥性使其臨床應(yīng)用受到一定限制。

基因治療是隨著DNA重組技術(shù)的成熟而發(fā)展起來的，它是當(dāng)代醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，其原理是通過一定方式將正常基因或有治療作用的DNA序列導(dǎo)入靶細(xì)胞以糾正基因缺陷或發(fā)揮治療作用，從而達(dá)到治療疾病的目的。本研究通常所說的基因治療是體外基因治療，即在體外用基因轉(zhuǎn)染患者靶細(xì)胞，然后將經(jīng)轉(zhuǎn)染的靶細(xì)胞輸入患者體內(nèi)，最終給予患者的治療物質(zhì)是經(jīng)基因修飾的細(xì)胞，而不是基因本身。除間接體內(nèi)法外，還可以用基因藥物進(jìn)行直接體內(nèi)途徑治療，這些基因藥物可以是完整基因，也可以是基因片段；可以是替代治療，也可以是抑制性治療(包括轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平的抑制)[7]?；蛑委熆梢詮母瓷闲拚虏』?，與傳統(tǒng)的治療方法相比具有無可爭議的優(yōu)越性。但是，基因的轉(zhuǎn)移要借助一定的載體，載體安全性、可控性差以及載體轉(zhuǎn)移基因的效率較低等問題都限制了基因治療的發(fā)展。發(fā)現(xiàn)更多、有更確切療效的治療基因及開發(fā)新的更為安全有效、可控的非病毒載體，并將化療藥物與基因治療相結(jié)合成為越來越熱門的研究方向。

共遞送化療藥物和基因可以產(chǎn)生協(xié)同治療效果。一方面，二者的共遞送可以增加癌細(xì)胞對化療藥物的敏感性，達(dá)到減少給藥量的目的，因此可以減少單獨(dú)使用化療藥物產(chǎn)生的不良反應(yīng)，另一方面，可以克服單獨(dú)基因治療時(shí)轉(zhuǎn)染效率低引起治療效果差等問題[8]。藥物與基因的聯(lián)合應(yīng)用有極大地應(yīng)用前景，納米技術(shù)的發(fā)展為2者裝載為一體提供了可能[9-10]。

基于以上，將紫杉醇和治療基因通過合適的納米載體共同遞送至靶部位是一個(gè)非常好的思路，如果實(shí)現(xiàn)，將大大提高紫杉醇的治療效果并減小其毒副作用，增加患者順應(yīng)性。目前針對紫杉醇與基因的共遞送，使用較多的納米載藥系統(tǒng)主要有脂質(zhì)體、納米粒、膠束等。

1 共遞送納米載藥體系

1.1 脂質(zhì)體 脂質(zhì)體是指將藥物包封于類脂質(zhì)雙分子層內(nèi)而形成的微型囊泡，主要由磷脂和膽固醇等附加劑組成。目前，常用于基因和抗腫瘤藥物共遞送的脂質(zhì)體是陽離子脂質(zhì)體。陽離子脂質(zhì)體[11]常由荷正電的磷脂與中性輔助磷脂共同組成，荷正電的脂質(zhì)與荷負(fù)電的核酸由于靜電作用可形成陽離子脂質(zhì)體-基因復(fù)合物，再與化療藥物形成陽離子脂質(zhì)體-基因-化療藥物三元復(fù)合體，通過皮下注射或腹腔注射，經(jīng)過血液循環(huán)進(jìn)入靶器官，并與荷負(fù)電的細(xì)胞膜表面作用，經(jīng)內(nèi)吞作用或細(xì)胞融合作用進(jìn)入胞內(nèi)，再經(jīng)過一系列運(yùn)輸，最后進(jìn)入細(xì)胞核，進(jìn)行相關(guān)基因表達(dá)、沉默(敲除)與藥物治療作用。

Sun等[12]用靶向功能基修飾的陽離子脂質(zhì)體(ANG-CLP)為載體，共載紫杉醇和人類腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(pEGFP-hTRAIL)，以提高腦膠質(zhì)瘤的治愈率。該脂質(zhì)體可以有效地把抗腫瘤藥物和治療基因共遞送至靶部位，提高體內(nèi)外抑瘤效果，并且細(xì)胞毒性毒性低，可以延長腦瘤模型小鼠的存活時(shí)間。動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對于腦瘤模型小鼠而言，用ANG-CLP/PTX/pEGFP-hTRAIL治療，小鼠可以存活69.5 d，比相同環(huán)境下同劑量市售替莫唑胺對照組小鼠的存活時(shí)間長22.5 d。

除了配體外，脂質(zhì)體也可用于共載RNA和化療藥物。MicroRNA (miRNA) 是一類由內(nèi)源基因編碼的長度約為22個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA分子，它們在動植物中參與轉(zhuǎn)錄后基因沉默的操作，并負(fù)責(zé)細(xì)胞生長、分化、增殖的調(diào)節(jié)，運(yùn)動和細(xì)胞凋亡[13]。MicroRNA-10b (miR-10b)被確定參與腫瘤的轉(zhuǎn)移過程[14-15]，抑制miR-10b可降低腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移率[15]。Zhang等17制備了一種pH敏感且有主動靶向肽修飾脂質(zhì)體用于共載紫杉醇與RNA(anti-miRs)，anti-miRs是一種單鏈RNA類似物，可抑制成熟的miRNA活性。將紫杉醇和 anti-miRs聯(lián)合使用可彌補(bǔ)2者各自的不足，在抑制原位腫瘤形成的同時(shí)降低腫瘤轉(zhuǎn)移率，達(dá)到雙重治療效果。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，紫杉醇和 anti-miRs聯(lián)用可有效抑制腫瘤生長，減少乳腺癌的肺轉(zhuǎn)移。

1.2 納米粒 納米粒是一類天然或合成高分子材料為載體的固態(tài)載藥膠體微粒，一般粒徑為10～1 000 nm，納米?？赏ㄟ^主動或被動靶向于腫瘤從而增加腫瘤細(xì)胞內(nèi)藥物濃度，與此同時(shí)其納米尺寸效應(yīng)可通過EPR效應(yīng)聚集在腫瘤周圍[18]，因此納米?？筛淖兯幬镌隗w內(nèi)的藥物動力學(xué)特征，增加藥物在靶器官的分布量，提高治療效果并降低不良反應(yīng)的發(fā)生。

Wang等[19]合成了一種含酯鍵及酰胺鍵的生物可降解陽離子兩親性聚合物材料P(MDS-co-CES)并以紫杉醇為模型藥物評價(jià)了該載體材料對藥物-DNA的共載能力。將共載納米粒(用綠色熒光蛋白標(biāo)記)轉(zhuǎn)染HEK293細(xì)胞，結(jié)果顯示，當(dāng)N/P為15時(shí)，該納米粒可有效運(yùn)轉(zhuǎn)基因進(jìn)入細(xì)胞。MTT結(jié)果表明，該納米粒在HEK293細(xì)胞的IC50值是PEI的10倍，表明該材料的細(xì)胞毒性遠(yuǎn)小于PEI。為了進(jìn)一步證實(shí)基因與藥物聯(lián)用的協(xié)同治療效果，以含白細(xì)胞介素12(IL-12)的基因作為治療基因，以紫杉醇為模型藥物，進(jìn)行小鼠體內(nèi)抑瘤實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，聯(lián)用IL-12和紫杉醇納米粒在給藥17 d后腫瘤生長率明顯低于單獨(dú)使用IL-12或單獨(dú)使用紫杉醇納米粒，表明2者聯(lián)用確實(shí)可以達(dá)到協(xié)同抗腫瘤效果。

Chen等[20]制備了一種siRNA-紫杉醇復(fù)合納米粒。首先通過靜電吸附法制備含siRNA的殼聚糖納米粒，再以該殼聚糖納米粒為內(nèi)核，通過超臨界流體法制得siRNA-紫杉醇復(fù)合納米粒(CMPS)。結(jié)果顯示，siRNA可以通過沉默P糖蛋白(P-gp)促進(jìn)更多紫杉醇進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，達(dá)到協(xié)同抗腫瘤效果。

為了達(dá)到更加精細(xì)化的給藥，達(dá)到更好的治療效果，不僅可以通過上述方法，也可以將紫杉醇同時(shí)與2種基因共載。Tang等[21]將紫杉醇與Snail siRNA (siSna)和Twist siRNA (siTwi)共載，這2種siRNA可從不同機(jī)制抑制腫瘤轉(zhuǎn)移[22-25]。結(jié)果顯示，2種siRNA聯(lián)用比單用有更好的抗腫瘤轉(zhuǎn)移效果。

1.3 膠束 膠束是兩親性物質(zhì)在水中自組裝形成的具有核-殼型結(jié)構(gòu)或一定分子形狀的聚集體。一般用于共遞送的膠束都由疏水內(nèi)核和親水性外殼在水溶液中自組裝形成兩親性聚合物膠束[26]。藥物一般載在膠束的疏水性內(nèi)核上，核酸一般連接在膠束的親水性外殼上；通常，一些主動靶向基團(tuán)(如葉酸等)也可連接在膠束上以增加膠束的靶向性[27-29]。

Zhu等[30]以3種不同分子量的PDMAEMA片段為原料制得3種PDMAEMA-PCL-PDMAEMA生物可降解的陽離子自組裝膠束，電位為+29.3 mV至+35.5 mV，低分子量的膠束與PEI相比，在MDA-MB-435-GFP細(xì)胞中毒性明顯降低，且基因沉默效應(yīng)增強(qiáng)，因此體外抑制腫瘤能力增強(qiáng)；用尼羅紅染料標(biāo)記膠束，以綠色熒光蛋白為標(biāo)記基因，轉(zhuǎn)染MDA-MB-435-GFP細(xì)胞，用熒光顯微鏡觀察，可見給藥后細(xì)胞內(nèi)有紅色，且綠色熒光蛋白表達(dá)減弱，表明該膠束可以成功轉(zhuǎn)運(yùn)基因和藥物進(jìn)入細(xì)胞。載紫杉醇后，細(xì)胞攝取的增加，在PC3 細(xì)胞中，藥效明顯比單獨(dú)給予相同劑量的紫杉醇強(qiáng)。

Jang等[31]以脫氧膽酸和低分子PEI(1.8 kDa)為原料制備了一種自組裝DA3膠束，用以共載抗腫瘤藥紫杉醇和siRNA。實(shí)驗(yàn)表明，DA3膠束與25 kDa PEI相比，有更優(yōu)越的基因沉默效應(yīng)。體外抗腫瘤實(shí)驗(yàn)表明，使用PTX-DA3-siRNA的實(shí)驗(yàn)組動物在30 d時(shí)腫瘤生長率遠(yuǎn)小于單獨(dú)使用PTX或單獨(dú)使用DA3及PTX-DA3，初步說明用DA3共遞送紫杉醇與siRNA可以產(chǎn)生協(xié)同抗腫瘤效果。

2 結(jié)論與展望

綜上所述，共遞送抗腫瘤藥紫杉醇和基因彌補(bǔ)了單獨(dú)使用化療藥物和基因治療的不足，產(chǎn)生協(xié)同抗腫瘤效果，并且可以在一定程度上克服紫杉醇的多藥耐藥問題。但是共遞送體系達(dá)到更好藥效其具體的作用機(jī)制國內(nèi)外尚未有報(bào)道，有待進(jìn)一步研究，除此之外，共載體系也面臨很多其他挑戰(zhàn)，如載體潛在的細(xì)胞毒性，載體的復(fù)雜性等。相信隨著研究的不斷深入，共載體系存在的種種問題會得到解決，新的更安全、更有效的共遞送載體會被不斷發(fā)現(xiàn)。

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(編校：苗加會)

Advances of the co-delivery systems of paclitaxel and gene

GAO YanΔ

(Department of Pharmacy，Ji’nan Children’s Hospital, Ji’nan 250022, China)

Co-delivery of paclitaxel and gene could achieve synergistic therapeutic effect, enhance therapeutic outcomes, reduce toxicity and reverse multiple drug resistance.Liposomes, nanoparticles and micells are usually used as the co-delivery systems of paclitaxel drugs and genes.We reviewed the progress in the co-delivery of paclitaxel and gene in the past few years by literature review, which would set a foundation for better clinical application of paclitaxel.

co-delivery; anti-cancer drugs; paclitaxel; genes

10.3969/j.issn.1005-1678.2016.09.047

高燕，通信作者，女，碩士，副主任藥師，研究方向：藥學(xué)，E-mail：ggiyan@sina.com。

R979.1

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