抗腫瘤藥物及其對(duì)實(shí)體瘤組織的靶向穿透作用研究進(jìn)展

印登陽(yáng) 鄒佳輝 張嘯天 王安琦

（1.江蘇省靖江市人民醫(yī)院，江蘇 靖江 214500；2.徐州醫(yī)科大學(xué)，江蘇 徐州 221000）

隨著科學(xué)技術(shù)日益飛速的發(fā)展， 人們生活水平的不斷提高， 醫(yī)藥事業(yè)的突飛猛進(jìn)， 人們對(duì)疾病的認(rèn)知和預(yù)防都有了質(zhì)的提升， 對(duì)于疾病的治療也得到了很好的改善。 近年來(lái)，較之以往傳統(tǒng)的疾病譜，現(xiàn)如今已有了顯著的變化， 從前較為可怕的一般性的傳染性疾病通過(guò)目前的診療手段， 逐漸都能得到很好的控制，而發(fā)病率高、 存活率低、 預(yù)后差的惡性腫瘤成為了日益常見(jiàn)且威脅性極大的疾病之一， 嚴(yán)重影響著人們的生活水平和質(zhì)量。 我國(guó)腫瘤發(fā)病率高，人口基數(shù)大，病例數(shù)相當(dāng)龐大， 有資料顯示占全世界病例數(shù)的55%。目前在世界范圍內(nèi)， 癌癥已經(jīng)成為了人類(lèi)致死的第二大原因。

安全有效的抗癌方法及抗癌藥物是目前最需要突破的難題，一直以來(lái)都在不斷的研究和探索中。 化療是目前應(yīng)用最廣泛且有效的治療惡性腫瘤的手段，能夠明顯延長(zhǎng)患者的生存時(shí)間。 但是在不斷使用和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，化療藥物對(duì)患者產(chǎn)生的極大的痛苦及副作用越來(lái)越被人們認(rèn)識(shí)到。 尤其對(duì)于實(shí)體瘤組織，化療藥物在組織中的分布往往是有限的，并不能有效地發(fā)揮其抗腫瘤的效果， 因此只有更深入的剖析腫瘤發(fā)生發(fā)展的機(jī)制，不僅僅局限于細(xì)胞毒性作用， 改善藥物在腫瘤部位的分布，才能對(duì)腫瘤的治療有突破性的發(fā)現(xiàn)[1]。

國(guó)內(nèi)外對(duì)于抗腫瘤藥物的開(kāi)發(fā)和研究， 近年來(lái)都有了很多的發(fā)現(xiàn)和成果。 通過(guò)分子機(jī)制層面的研究，結(jié)合目前基因工程和化學(xué)合成的先進(jìn)技術(shù)以及天然抗腫瘤藥物成分的發(fā)現(xiàn)， 越來(lái)越多的抗腫瘤藥物和手段得以廣泛應(yīng)用[2]，尤其對(duì)于靶向制劑、靶向給藥系統(tǒng)的運(yùn)用， 給抗腫瘤藥物發(fā)揮其抗腫瘤效果提供更好、更大的空間。 本文就目前較為熱點(diǎn)的一些抗腫瘤藥物與方法，及其作用機(jī)制進(jìn)行簡(jiǎn)述。

1 腫瘤微環(huán)境

與正常組織細(xì)胞不同， 腫瘤組織細(xì)胞在發(fā)生發(fā)展過(guò)程中， 細(xì)胞周?chē)h(huán)境發(fā)生了很大的變化。 這種微環(huán)境的變化使得抗腫瘤藥物只能蓄積在腫瘤組織的外圍， 而無(wú)法進(jìn)入到深部。 同時(shí)， 藥物在腫瘤部位有限的、 不完整的、 不均勻的分布阻礙了藥物達(dá)到腫瘤細(xì)胞致死濃度，進(jìn)而發(fā)揮抗腫瘤的效果[3]。

人體通過(guò)血管運(yùn)輸氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)到組織細(xì)胞中， 并且能夠有效地運(yùn)輸并提供絕大多數(shù)的藥物，但是在實(shí)體瘤組織中， 這種組織的穩(wěn)態(tài)被打破。 腫瘤組織通常有著比毛細(xì)血管更快的增殖潛力， 因此腫瘤細(xì)胞快速增殖使得血管分離開(kāi)來(lái)， 降低了血管密度并產(chǎn)生了遠(yuǎn)離血管的細(xì)胞群[4]，這種變化的過(guò)程影響了血管的結(jié)構(gòu)，使血流不規(guī)律，并且壓迫血管和淋巴管，甚至使淋巴功能缺失。 這種組織血管網(wǎng)的紊亂和淋巴管功能的缺失，導(dǎo)致了腫瘤組織間隙液壓(Interstitial fluid pressure, IFP)[5-6]升高。 升高的IFP 使得藥物在腫瘤部位的穿透受到了極大的阻礙。 實(shí)體瘤組織是一種多細(xì)胞層的結(jié)構(gòu)， 與正常組織相比， 其細(xì)胞密度較大。 因此， 外圍的血管分布較多， 而接近中心的部位血管分布相對(duì)較少。

相較于其它一些分子腫瘤學(xué)、分子藥理學(xué)、基因免疫治療方法， 這些腫瘤組織病理生理上的一些特點(diǎn)往往是容易被大家所忽略的。 腫瘤微環(huán)境的改變使得藥物的靶向遞送和發(fā)揮藥效有很大的限制和阻礙。 與此同時(shí)， 這些與正常組織的不同特征給予靶向制劑的研究以更大潛力將這些微環(huán)境的特征加以利用， 使得抗腫瘤藥物更好的富集在腫瘤組織部位， 解決有限分布的問(wèn)題， 也降低了這些抗腫瘤藥物的全身性作用，減輕患者的痛苦，提高他們的生活質(zhì)量。

2 抗腫瘤藥物及方法

2.1 免疫療法

單克隆抗體類(lèi)免疫檢查點(diǎn) (immune checkpoint inhibitor)抑制劑[7]包括PD-1/PD-L1 通路與PD-1/PDL1 抑制劑、CTLA-4 抑制劑及其它類(lèi)型的一些單克隆抗體。 目前研究發(fā)展最快的抗程序性死亡蛋白1(programmed death 1, PD-1) 在臨床試驗(yàn)的過(guò)程中卓有成效，PD-1 能夠在免疫反應(yīng)的效應(yīng)階段在活化的T細(xì)胞、B 細(xì)胞以及髓細(xì)胞上表達(dá)，其能夠與結(jié)合介導(dǎo)的T 細(xì)胞活化共同抑制信號(hào)，負(fù)性調(diào)節(jié)人體的免疫應(yīng)答，從而抑制T 細(xì)胞表達(dá)其原有的殺傷性能。 PD-1/PDL1 抑制劑通過(guò)特異性的結(jié)合來(lái)抑制PD-1/PD-L1 表達(dá)， 使得功能受到抑制的T 細(xì)胞恢復(fù)識(shí)別腫瘤細(xì)胞的能力，實(shí)現(xiàn)自身免疫抗癌。細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞抗原-4(cytotoxic T-lymphocyte antigen 4, CTLA-4)是一種作用于免疫反應(yīng)階段的跨膜蛋白， 它在T 細(xì)胞上活化表達(dá)，抑制T 細(xì)胞免疫應(yīng)答，來(lái)減少活化的T 細(xì)胞并組織記憶性T 細(xì)胞的生成。 通過(guò)研究表明， 腫瘤細(xì)胞自身的誘導(dǎo)，能夠激活CTLA-4，使得已經(jīng)活化的T 細(xì)胞失活， 實(shí)現(xiàn)腫瘤自身的免疫逃逸 (immune escape)。CTLA-4 抑制劑通過(guò)阻斷CTLA-4，恢復(fù)T 細(xì)胞的活性并延長(zhǎng)記憶T 細(xì)胞的存活時(shí)間， 恢復(fù)自身對(duì)腫瘤細(xì)胞的免疫功能控制腫瘤的進(jìn)展。

此外還有一些免疫療法應(yīng)用治療性抗體、 癌癥疫苗、細(xì)胞治療、小分子抑制劑、免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)劑等等方法試圖抑制殺傷腫瘤細(xì)胞。 例如通過(guò)設(shè)計(jì)殺傷性的抗體， 利用抗體依賴(lài)細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用 （antibodydependent cell-mediated cytotoxity, ADCC）、 補(bǔ) 體 依 賴(lài) 的細(xì)胞毒作用（complement-dependent cytotoxity, CDC）和抗體直接誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等途徑對(duì)腫瘤細(xì)胞實(shí)現(xiàn)有效的殺傷作用。 免疫療法在不斷的探索與論證的過(guò)程中漸趨成熟， 且在不斷地研究過(guò)程中具有極大的可能， 能夠給腫瘤的治療提供更安全有效的途徑。

2.2 新生血管生成抑制劑

此前有科學(xué)家提出， 腫瘤在發(fā)生發(fā)展的過(guò)程中可能產(chǎn)生一種可擴(kuò)散的“血管生成物質(zhì)”，因此借助阻斷血管的生成可能是抑制腫瘤生長(zhǎng)的一種策略。 這種可能性促進(jìn)了對(duì) “促和抗” 血管生成因子成分的深入研究。 76 年Gullino[8]發(fā)現(xiàn)癌前組織中的細(xì)胞在癌變的過(guò)程中獲得了血管生成能力， 并設(shè)計(jì)此概念用于預(yù)防癌癥，之后通過(guò)遺傳學(xué)方法被證實(shí)。 與正常的血管相比，腫瘤的脈管系統(tǒng)是高度紊亂的： 血管扭曲擴(kuò)張， 直徑不均， 分支過(guò)度并且分流。 這可能是由于血管生成調(diào)節(jié)劑（如內(nèi)皮生長(zhǎng)因子VEGF 和血管生成素Ang 等）失衡引起的。

腫瘤血流的紊亂和多變導(dǎo)致了腫瘤部位的缺氧和酸性區(qū)域的生成， 這些情況會(huì)降低藥物治療的效果，調(diào)節(jié)血管生成激動(dòng)劑和抑制劑的產(chǎn)生， 選擇惡性和轉(zhuǎn)移性更強(qiáng)的細(xì)胞， 此外， 缺氧還可能選擇對(duì)缺氧失去凋亡反應(yīng)的細(xì)胞進(jìn)行無(wú)性繁殖， 分泌的各種血管生成因子刺激了血管的生成， 使得血供充足的腫瘤繼續(xù)增大以及轉(zhuǎn)移擴(kuò)散[9]。最近的發(fā)現(xiàn)表明，缺氧激活了缺氧誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子 (HIFs)， 它是誘導(dǎo)多種血管生成因子如VEGF、一氧化氮合酶(NOS)、血小板源性生長(zhǎng)因子(PDGF)和其他的一些因子表達(dá)的主要開(kāi)關(guān)。

隨著多種血管生成因子的發(fā)現(xiàn)， 以這些因子作為靶點(diǎn)的新生血管生成抑制劑也逐漸的被開(kāi)發(fā)出來(lái)。 尤其較為重要的VEGF，它起著促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)新生血管生成的作用， 間接的， 它也起著促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移擴(kuò)散的作用。 因此，VEGF 及其受體成為了抑制新生血管生成的理想的靶點(diǎn)。 由此開(kāi)發(fā)出的抗腫瘤藥物具有許多的優(yōu)點(diǎn)：在治療前，腫瘤已經(jīng)初具規(guī)模，這種因子在腫瘤部位早已高度表達(dá)， 因此這種抑制劑的特異性較高； 內(nèi)皮基因在表達(dá)上較為穩(wěn)定， 不易產(chǎn)生耐藥性； 血管內(nèi)皮細(xì)胞暴露面積大， 藥物易于直接作用在內(nèi)皮細(xì)胞上， 且在血管中藥物易于遞送富集，達(dá)到治療濃度。 新生血管生成抑制劑也因其穩(wěn)定有效應(yīng)研究與應(yīng)用較廣泛。

2.3 其它抗腫瘤藥物

除了上述目前研究較為熱門(mén)的抗腫瘤藥物及方法， 還有其它一些如細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子為靶點(diǎn)的抗腫瘤藥物、 端粒酶抑制劑、 反義藥物、 腫瘤耐藥逆轉(zhuǎn)錄劑、 基因治療及抗癌中草藥等等。 這些不同的抗腫瘤藥物都通過(guò)不同的途徑在分子、 細(xì)胞、 組織等不同的層面直接或間接的抑制或殺死腫瘤細(xì)胞或組織。 隨著研究的不斷深入， 更多更為有效的抗腫瘤藥物在不斷的被開(kāi)發(fā)出來(lái)。

3 抗腫瘤藥物對(duì)實(shí)體瘤組織的靶向穿透作用的研究

藥物在體循環(huán)的遞送以及腫瘤微環(huán)境的影響，使得抗腫瘤藥物發(fā)揮其抗腫瘤效應(yīng)受到了很大的阻礙，如何克服這些障礙， 使得抗腫瘤藥物能夠有效地向功能血管遠(yuǎn)端的細(xì)胞遞送并達(dá)到殺傷腫瘤的濃度， 是最需要的解決的問(wèn)題， 因此抗腫瘤藥物的靶向穿透作用的研究至關(guān)重要。

由于抗腫瘤藥物在腫瘤血管中擴(kuò)散分布形成了一定的濃度梯度，隨著時(shí)間的變化，藥物不斷地被消除，體內(nèi)的藥物量也會(huì)隨之變化。 血管的滲透性影響著藥物穿透腫瘤的效果， 但是在一些腫瘤組織中， 可以觀察到一些已經(jīng)破裂開(kāi)窗的血管， 此時(shí)血管滲透性就顯得不那么重要了。 通常情況下， 藥物通過(guò)擴(kuò)散和對(duì)流滲透到正常的組織當(dāng)中， 再通過(guò)液體經(jīng)淋巴管重新保持平衡。 然而， 腫瘤部位往往缺乏具有正常功能性的淋巴管，從而可能導(dǎo)致腫瘤部位IFP 水平升高，間接可能導(dǎo)致抗腫瘤藥物在血管兩側(cè)的對(duì)流減少并且抑制大分子抗腫瘤藥物的擴(kuò)散與分布。 此外， 抗腫瘤藥物的理化性質(zhì)在一定程度上也影響著藥物通過(guò)血管擴(kuò)散并進(jìn)一步穿透腫瘤組織的效果， 水溶性的藥物比較易于在細(xì)胞外基質(zhì)中分布， 因此能夠有效地在細(xì)胞周?chē)图?xì)胞之間分布擴(kuò)散； 脂溶性的藥物能夠穿透脂質(zhì)膜，因此可以穿過(guò)細(xì)胞進(jìn)行運(yùn)輸。 當(dāng)然它們的擴(kuò)散穿透仍然收到微環(huán)境的影響。

目前已經(jīng)有很多方法用來(lái)模擬腫瘤細(xì)胞組織的結(jié)構(gòu)，用于抗腫瘤藥物穿透的研究，例如多細(xì)胞模型、多細(xì)胞球體(Multicellular spheroids)、多層細(xì)胞培養(yǎng)(Multilayered cell cultures,MCC)以及體內(nèi)考察等等。多細(xì)胞模型是目前最為常用的模型， 能夠直接考察抗腫瘤藥物的分布以及效果， 能夠規(guī)避體內(nèi)代謝的一些復(fù)雜的因素，但是這種體外的模型無(wú)法模擬實(shí)體瘤組織的微環(huán)境的特征，例如：多變的IFP、基質(zhì)細(xì)胞及藥物在血管內(nèi)外對(duì)流的影響。 多細(xì)胞球體是腫瘤細(xì)胞的一種球型聚集體， 能夠反映實(shí)體瘤組織的很多的特性， 模擬出實(shí)體瘤組織層層包裹的致密的結(jié)構(gòu)， 能夠通過(guò)將模型暴露在抗腫瘤藥物中來(lái)考察藥物穿透腫瘤組織的效果，通過(guò)層層剝落， 也能考察藥物到達(dá)實(shí)體瘤組織深度的情況。 多細(xì)胞層培養(yǎng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)也被證實(shí)了能夠反應(yīng)實(shí)體瘤的多種特性， 包括細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生、 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度和細(xì)胞增殖梯度、 以及較厚細(xì)胞層中的缺氧壞死區(qū)域等等。通過(guò)應(yīng)用MCC 模型可以定量研究抗腫瘤藥物在介質(zhì)中的濃度以及穿透擴(kuò)散進(jìn)入組織中的量。 近年來(lái)也有人運(yùn)用熒光標(biāo)記的方法直接檢測(cè)組織中的藥量進(jìn)行體內(nèi)分布研究， 通過(guò)熒光標(biāo)記抗體來(lái)檢測(cè)藥物對(duì)細(xì)胞的影響。

4 討論

雖然隨著輔助治療的發(fā)展， 對(duì)于手術(shù)或放療后的微小轉(zhuǎn)移的治療， 存活率有了很大的改善， 但是大多數(shù)復(fù)發(fā)的癌癥往往都是致命的， 主要就是因?yàn)闊o(wú)法根治嚴(yán)重的轉(zhuǎn)移性疾病。 因此如何有效的將抗腫瘤藥物有效地遞送到每個(gè)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行有效的根治是我們需要重點(diǎn)攻克的難關(guān)。 隨著藥物的靶向穿透以及擴(kuò)散機(jī)制的不斷深入研究， 展現(xiàn)出極大的潛力用以解決這些難題。

科學(xué)技術(shù)在不斷的發(fā)展， 人們對(duì)于腫瘤的理解和認(rèn)識(shí)也會(huì)不斷地向前進(jìn)步， 對(duì)腫瘤的預(yù)防、 診斷和治療也會(huì)不斷的改善和提高。 相信在不久的將來(lái)， 腫瘤將不再成為人類(lèi)健康問(wèn)題的一大威脅。