抗腫瘤藥物跨血腦屏障治療膠質(zhì)瘤的研究進(jìn)展

膠質(zhì)瘤（Glioblastoma, GBM）臨床最常見的原發(fā)性腦腫瘤，好發(fā)于50～60歲老年人，其一線治療方法為外科手術(shù)聯(lián)合放射治療。然而，這些治療方法的療效并不理想，GBM 患者的中位生存期僅為12～14個(gè)月，5年生存率低于5%[1]。隨著對GBM形成和發(fā)展的分子機(jī)制的深入研究，分子靶向藥物較傳統(tǒng)放化療方法應(yīng)用前景更廣闊[2]。大量用于治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的新藥往往因無法穿過血腦屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）而不能通過臨床試驗(yàn)[3]。因此，如何克服BBB，提高抗腫瘤藥物在腫瘤組織中的濃度，對于提高GBM患者的療效非常重要。

1 BBB對GBM藥物輸送的影響

BBB的生理保護(hù)功能使作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的藥物入腦遞送成為一大難題。腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞通過緊密連接蛋白相互連接，形成只有有限窗孔和胞飲小泡的物理屏障，允許分子量小于400 Da的親脂性藥物通過，可阻止小分子親水性藥物和大分子物質(zhì)如抗體、抗體-藥物復(fù)合物進(jìn)入[4]。BBB上的多種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白也是抑制藥物入腦的主要因素，是導(dǎo)致常用抗腫瘤藥物帕唑帕尼、紫杉醇和多柔比星對GBM療效較差的主要原因[5]。研究發(fā)現(xiàn)，GBM患者的 BBB受病理因素影響存在一定程度的破壞，但GBM腫瘤區(qū)仍有完整的BBB，其能夠阻止藥物有效成分分布至腫瘤細(xì)胞[6]。因此，BBB可顯著影響治療藥物的遞送，從而限制療效。

2 抗腫瘤藥跨BBB的方法

2.1 開放緊密連接

2.1.1 高滲溶液 高滲溶液可以瞬時(shí)破壞 BBB，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞收縮，緊密連接蛋白間距變寬，促進(jìn)藥物分子的細(xì)胞旁路擴(kuò)散[7]。高滲甘露醇是最常用的高滲溶液，Kroll&Neuwelt率先在臨床上應(yīng)用高滲甘露醇開放 BBB，可提高化學(xué)治療藥物的入腦輸送。應(yīng)用甘露醇廣泛開放BBB對化療藥物治療指數(shù)的影響還存在爭議，且使用甘露醇易出現(xiàn)心動過緩、高血壓等不良反應(yīng)。因此，急需尋求新的選擇性更高的開放BBB的方法。

2.1.2 血管活性物質(zhì) 體內(nèi)動物研究實(shí)驗(yàn)表明，血管活性物質(zhì)緩激肽、組胺、緩激肽類似物RMP-7可通過激動內(nèi)皮細(xì)胞上的 B2受體，瞬時(shí)提高細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，激活一氧化氮合酶，使一氧化氮濃度升高，進(jìn)而舒張血管，開放緊密連接[8]。Cote等[9]的研究表明，相比單獨(dú)應(yīng)用激動劑，聯(lián)合使用激肽B1R和B2R激動劑能更有效地輸送抗腫瘤藥物卡鉑。此外，腺苷作為血管活性物質(zhì)也可用于提高BBB的通透性，其可通過活化腺苷2A受體開放緊密連接。體外研究證明，激動腺苷2A受體能改變腦內(nèi)皮細(xì)胞緊密連接蛋白的表達(dá)水平，促進(jìn)藥物轉(zhuǎn)運(yùn)[10]。

2.1.3 降低緊密連接穩(wěn)定性 血管表皮生長因子和smoothened信號通路在維持緊密連接蛋白穩(wěn)定性中發(fā)揮著重要作用[11]。研究發(fā)現(xiàn)，干擾信號通路可使緊密連接蛋白失去穩(wěn)定性，從而提高BBB通透性[12]。血管內(nèi)皮生長因子通過下調(diào)或重新定位緊密連接蛋白，可導(dǎo)致緊密連接去穩(wěn)定化，提高BBB通透性。Alvarez等[11]應(yīng)用 Smoothened抑制劑環(huán)巴胺可破壞正常大鼠腦中的緊密連接。因此，對維持BBB穩(wěn)定和完整的信號通路的深入研究和利用，可能為藥物入腦輸送提供一些方法和途徑。

2.1.4 聚焦超聲 聚焦超聲利用低頻超聲的經(jīng)顱傳遞開放BBB內(nèi)皮細(xì)胞之間的緊密連接。聚焦超聲聯(lián)合微泡技術(shù)已用于多種藥物的入腦遞送，如甲氨蝶呤、替莫唑胺、阿糖胞苷等，也用于脂質(zhì)體、磁性粒子等載藥系統(tǒng)的遞送[13]。Chen等[14]研究發(fā)現(xiàn)，聚焦超聲可提高白細(xì)胞介素-12（IL-12）對C-6膠質(zhì)瘤大鼠的抗腫瘤免疫應(yīng)答。Ting等[15]應(yīng)用聚焦超聲聯(lián)合微泡技術(shù)提高了卡莫司汀在大鼠腦內(nèi)的穿透。目前聚焦超聲只用于臨床前研究，其對人類腫瘤 BBB的開放能力尚在探索中。

2.2 抑制BBB的主動外排 BBB血管內(nèi)皮細(xì)胞上具有多種外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，如 P-糖蛋白、多藥耐藥蛋白、乳腺癌耐藥蛋白，可將藥物從腦轉(zhuǎn)運(yùn)至血液[5]。BBB的主動外排是限制藥物穿透的一種主要機(jī)制，通過抑制 BBB主動外排作用可以提高藥物的入腦輸送。

2.2.1 外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制劑 有報(bào)道顯示，GBM細(xì)胞上也有外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，形成了腦-腫瘤細(xì)胞屏障，BBB和腦-腫瘤細(xì)胞屏障使藥物向GBM細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)更加困難[15]。因此，使用外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制劑是促進(jìn)藥物入腦轉(zhuǎn)運(yùn)的重要方法。研究證明，合用 P-糖蛋白抑制劑LY335979和P-糖蛋白/乳腺癌耐藥蛋白雙重抑制劑 GF120918可顯著提高小鼠腦內(nèi)藥物濃度[16]。依克立達(dá)是一種有效的外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制劑，Agarwal等[17]研究發(fā)現(xiàn)，合用依克立達(dá)能提高厄洛替尼在U87大鼠膠質(zhì)瘤異種移植模型腦中的濃度。

2.2.2 藥物結(jié)構(gòu)修飾 隨著對藥物入腦遞送的深入研究，通過改善藥物的物理化學(xué)性質(zhì)、降低藥物與外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的親和力，能開發(fā)出具有良好BBB穿透能力的候選藥物。利用計(jì)算機(jī)分子模擬方法可以獲得外排作用更弱的藥物結(jié)構(gòu)，提高腦內(nèi)藥物濃度。近期有研究表明，介導(dǎo)細(xì)胞增殖、凋亡、新陳代謝、血管生成等多種生物過程的磷脂酰肌醇-3激酶抑制劑能促進(jìn)GBM細(xì)胞死亡，對GBM的治療前景良好[18]。通過對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，已有大量PI3K抑制劑如BKM120、GDC-0941、PX-866等處于研究階段，并有部分已進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

2.3 納米粒載體給藥系統(tǒng)

2.3.1 聚合物納米粒 聚合物納米粒作為藥物載體具有多種優(yōu)勢，如聚合物表面有大量功能基團(tuán)，可以結(jié)合多種生物分子；聚合物納米粒的粒徑、表面電荷、形狀等物理化學(xué)性質(zhì)不受表面分子影響，能運(yùn)載藥物有效跨BBB轉(zhuǎn)運(yùn)。常用的聚合物納米粒載體材料有殼聚糖、右旋糖酐、聚乙二醇、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、樹狀聚合物等，可將紫杉醇、5-氟尿嘧啶、多柔比星等多種藥物通過聚合物納米粒輸送至腦組織[19]。

2.3.2 脂質(zhì)納米粒 脂質(zhì)體是由兩親性磷脂自組裝形成的囊泡，結(jié)構(gòu)類似細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子層，具有良好的生物相容性，可攜帶親水性、親脂性和兩親性藥物分子。脂質(zhì)體的生物相容性和靶向性特點(diǎn)能有效促進(jìn)跨BBB藥物轉(zhuǎn)運(yùn)，提高化療藥物治療指數(shù)，降低其不良反應(yīng)發(fā)生情況。抗腫瘤抗生素是使用和研究最廣泛的化療藥物，報(bào)道顯示，柔紅霉素、多柔比星、博來霉素對體外GBM均有效，但不易通過BBB，體內(nèi)效果差[20]。

2.3.3 主動靶向納米粒 雖然納米粒長時(shí)間在腫瘤細(xì)胞內(nèi)滯留，易被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)清除，但利用配體修飾納米粒，可以降低毒性并促進(jìn)藥物入腦轉(zhuǎn)運(yùn)。主動靶向方法分為吸附介導(dǎo)的內(nèi)吞、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞和受體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運(yùn)[21]。吸附介導(dǎo)的內(nèi)吞利用聚陽離子細(xì)胞穿入肽或蛋白介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)，蛋白分子表面的正電荷與腦內(nèi)皮細(xì)胞表面的負(fù)電荷之間的靜電作用促進(jìn)藥物跨BBB轉(zhuǎn)運(yùn)。陸偉[22]構(gòu)建陽離子化白蛋白結(jié)合納米粒給藥系統(tǒng)（CBSA-NP），該納米粒經(jīng)表面陽離子化白蛋白以吸附介導(dǎo)的內(nèi)吞方式進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，體外研究發(fā)現(xiàn)，該給藥系統(tǒng)可顯著提高大鼠腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞對6-香豆素的攝取。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞應(yīng)用特異性內(nèi)源性底物類似物促進(jìn)細(xì)胞的內(nèi)吞作用。受體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運(yùn)是利用配體與腦內(nèi)皮細(xì)胞上過表達(dá)的受體的結(jié)合促進(jìn)受體介導(dǎo)的跨BBB轉(zhuǎn)運(yùn)，常見的受體有N膽堿受體、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體、胰島素受體、低密度脂蛋白受體[23]。研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)鐵蛋白修飾的載藥納米粒對鼠C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞抑制率優(yōu)于等量游離的藥物[24]。

3 展望

BBB的物理和生物化學(xué)屏障作用限制了多種藥物的入腦轉(zhuǎn)運(yùn)，也是GBM治療的瓶頸之一。眾多旨在提高 GBM 藥物遞送的方法仍處在實(shí)驗(yàn)和臨床前研究階段，只有少數(shù)進(jìn)入了臨床試驗(yàn)[3]。隨著對GBM生物學(xué)特性的深入研究，大量分子靶向藥物不斷被開發(fā)，其較傳統(tǒng)放化療方法針對性強(qiáng)，對GBM侵襲性的抑制作用效果顯著，有望用于GBM的治療[25]，是目前臨床研究的主要方向。通過新興技術(shù)聯(lián)合常規(guī)提高BBB通透性的方法，盡可能促進(jìn)藥物入腦轉(zhuǎn)運(yùn)，降低對正常細(xì)胞的毒性作用，是今后研究中面臨的最大挑戰(zhàn)。