主動靶向納米粒子治療結(jié)直腸癌的研究進展*

周立強， 辛林

南昌大學第二附屬醫(yī)院胃腸外科(江西南昌 330006)

結(jié)直腸癌是一種常見的惡性腫瘤，有數(shù)據(jù)顯示，其居于我國惡性腫瘤發(fā)病率的第5位、病死率第5位[1]。目前主要通過手術(shù)結(jié)合輔助化療的方式治療結(jié)直腸癌。但化療藥物存在可溶性差、毒副作用大等劣勢。另外，腫瘤多藥耐藥性(MDR)也是其難以解決的問題。隨著納米技術(shù)研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)納米載體封裝藥物有解決這些傳統(tǒng)藥物局限性的巨大潛力[2]。靶向治療根據(jù)作用靶點可分為主動靶向和被動靶向。被動靶向是利用納米粒子可通過實體瘤高通透長滯留(EPR)效應被動地到達腫瘤組織，穩(wěn)定可控地釋放藥物[3]，從而增強抗腫瘤作用。而主動靶向納米粒子在被動靶向基礎(chǔ)上利用偶聯(lián)在納米載體上的抗體、適配體、葉酸(FA)、透明質(zhì)酸(HA)等配體特異性結(jié)合癌細胞表面受體，使親和性更高，從而達到更好的治療效果。偶聯(lián)在納米載體上的靶向配體還可以避免被內(nèi)皮網(wǎng)狀系統(tǒng)(RES)識別，進而延長其血液循環(huán)時間[3]。所以，主動靶向納米粒子有希望成為一種有效治療結(jié)直腸癌的方式。

1 抗原-抗體靶向

抗體是機體在抗原物質(zhì)刺激下，由B細胞分化形成的漿細胞生成，可與相應抗原發(fā)生特異性結(jié)合的免疫球蛋白。目前治療腫瘤最成熟的特異性抗體是單克隆抗體，其中以表皮生長因子受體(EGFR)和血管內(nèi)皮生長因子受體(VEGFR)為靶點的抗體為主。通過抗體官能化的納米載體使其特異性識別腫瘤細胞的相應抗原，有效的將藥物輸送到腫瘤細胞，并減小免疫原性。

1.1 靶向表皮生長因子受體 EGFR是具有配體誘導的酪氨酸蛋白激酶活性的一個巨大的跨膜糖蛋白，包括ErbB2/HER2/Neu，ErbB3/HER3和ErbB4/HER4三種。其在乳腺癌、結(jié)直腸癌等多種腫瘤中過度或異常表達，具有可以調(diào)節(jié)多種基因活性，參與腫瘤細胞發(fā)生、發(fā)展和凋亡等生物學功能。針對EGFR抗體的研究較充分，帕尼單抗、西妥昔單抗等單克隆抗體已在臨床廣泛應用。Zalba等[4]設計一種利用西妥昔單抗(CTX)官能化負載奧沙利鉑(L-OH)的脂質(zhì)體針對轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌(CRC)，實驗表明EGFR受體可靶向負載L-OH的脂質(zhì)體，使腫瘤內(nèi)L-OH積累增多，并且表現(xiàn)了顯著的腫瘤細胞毒性和抑制腫瘤的生長效應，并且可以逆轉(zhuǎn)L-OH抗性。

1.2 靶向血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)受體 瘤組織需要足夠的血液運輸氧和營養(yǎng)物質(zhì)維持其生長，而VEGF與腫瘤組織的血管生成密不可分。與VEGF結(jié)合受體VEGFR可分3類，VEGFR-1和VEGFR-2主要分布在腫瘤血管內(nèi)皮表面，調(diào)節(jié)腫瘤血管的生成、增加血管通透性。另外，VEGFR-2因為與VE-鈣粘蛋白表達顯著相關(guān)，可能有助于結(jié)腸癌細胞獲得內(nèi)皮細胞的分化潛能[5]。VEGFR-3主要分布在淋巴內(nèi)皮表面，調(diào)節(jié)腫瘤淋巴管生成，并促進增殖轉(zhuǎn)移[6]。Lee等[7]將伊立替康(SN-38)、超小型超順磁性氧化鐵納米粒子 (USPIO)與VEGF小干擾RNA聚乙二醇復合物(VEGF siRNA-PEG)裝載到PDMA-嵌段-聚(ε-己內(nèi)酯(PDMA-b-PCL)膠束形成膠束復合物，他們發(fā)現(xiàn)VEGF siRNA膠束復合物對VEGF表達都顯示出良好的沉默效應和顯著的與SN-38協(xié)同的腫瘤抑制效應。通過這個研究，也可證實VEGFR作為主動靶向受體治療結(jié)直腸癌的可行性。目前，針對VEGF通路的貝伐單抗、雷莫蘆單抗等藥物已經(jīng)被廣泛使用。

2 核酸適配體靶向(Apt)

Apt是一段人造DNA、RNA序列。Apt能結(jié)合的目標分子范圍很廣，而且表現(xiàn)出高親和力和高特異性。Apt特異性更強可以更好的內(nèi)化到腫瘤組織中[8]，且Apt可以更快、更低廉地制備[9]。所以，Apt作為靶向配體優(yōu)勢更突出。

2.1 靶向核仁素蛋白(NCL) NCL是真核細胞核仁中最主要的一種非組蛋白磷酸蛋白質(zhì)。癌細胞中，高水平的NCL具上調(diào)致瘤性RNA的功能，促進細胞的惡性轉(zhuǎn)化[10-11]。此外，NCL在促進癌細胞增殖[12]、促進腫瘤細胞浸潤與轉(zhuǎn)移等發(fā)揮了重要的作用。核仁素核酸適配體(AS1411)可以高特異性結(jié)合癌細胞表面的NCL。AS1411與NCL結(jié)合，上調(diào)p53和下調(diào)Bcl-2、AKT1，抑制腫瘤細胞生長、增殖[10]。Mosafer等[13]開發(fā)了用AS1411修飾的超順磁性氧化鐵納米顆粒(SPION)裝載多柔比星(Dox)共負載聚乳酸-羥基乙酸(PLGA)納米粒子，結(jié)果證實AS1411-NCL相互作用可以有效增強C26癌細胞對靶向納米粒子內(nèi)化，從而增強Dox的細胞毒性作用，并具有顯著的抑制腫瘤生長和更長的動物存活時間。然而，有效的殺滅癌細胞需要長時間維持有效作用濃度，需要藥物表現(xiàn)出可持續(xù)的釋放。Alibolandi等[9]合成喜樹堿(CPT)聚乙二醇化(PEG)的樹枝狀大分子(PAMAM)，并用AS1411進行官能化組成Apt-PEG-PAMAM-CPT，因為Apt-PEG PAMAM-CPT表面上適配體的存在，CPT從PAMAM樹枝狀大分子腔中緩慢釋放[14]。

2.2 靶向粘蛋白1(MUC1) MUC1是一類高度糖基化的蛋白質(zhì)。MUC1在各種腺和腔的正常上皮細胞頂端表達、極性分布，細胞癌變后可在細胞表面所有區(qū)域大量表達。有研究發(fā)現(xiàn)，MUC1表達與腫瘤分化有顯著相關(guān)性，隨惡性程度升高表達升高[15]。MUC1在腫瘤細胞中具有促使腫瘤細胞對正常細胞的黏附并減少腫瘤細胞間的黏附力、促進腫瘤細胞發(fā)生、抑制腫瘤細胞凋亡等作用。因此，MUC1作為治療結(jié)直腸癌的靶向受體有很好的前景。Taghavi等[16]開發(fā)了針對MUC1的5TR1 適配體，用其修飾用殼聚糖(CS)改性的裝載了EPi的PLGA組成Epi-PLGA-CS-Apt，結(jié)果表明5TR1適配體在細胞攝取中發(fā)揮重要作用，使Epi-PLGA-CS-Apt對腫瘤細胞具有高度特異性，表現(xiàn)出良好的內(nèi)化作用，體外實驗顯示了顯著的腫瘤生長抑制。

2.3 靶向上皮細胞粘附分子(EP-CAM) EP-CAM是一種嗜同種非鈣離子依賴性上皮細胞黏附分子，可以介導非鈣離子依賴性同源細胞間的粘附。Xie等[17]將樹突狀納米材料與EP-CAM和唾液酸化路易斯寡糖(X Slex)抗體結(jié)合，實驗發(fā)現(xiàn)了antiEP-CAM/EP-CAM相互結(jié)合作用，在抑制黏附和癌細胞活力過程中起關(guān)鍵作用。EP-CAM在正常細胞中呈弱表達或陰性表達，在多種上皮源性癌細胞表面表達，包括胃癌、結(jié)直腸癌等。有研究表明，Ep-CAM沉默可以顯著抑制結(jié)直腸癌細胞的增殖[18]。此外，其與癌細胞的去分化、侵襲及轉(zhuǎn)移等也起重要作用。Xie等[19]開發(fā)出針對EP-CAM 的適配體修飾負載DOX的介孔二氧化硅納米顆粒(MSN)，組成Apt-MSN-DOX，結(jié)果顯示抑制EP-CAM的表達是由于適配體的存在，Apt-MSN-DOX相比MSN-DOX的細胞攝取更高，從而表現(xiàn)了更強的誘導凋亡能力； 適配體對納米粒子抑制EP-CAM表達的能力可能與DOX具有協(xié)同作用，可減少EP-CAM過表達癌細胞的增殖。

3 受體介導靶向

受體介導的主動靶向是指利用腫瘤高度表達的特異性受體為靶點，利用相應配體修飾納米載體，將藥物運輸?shù)疥栃员磉_受體的腫瘤細胞中，表現(xiàn)出了更好的特異性、生物相容性。靶向部分和腫瘤部位特異性受體之間的相互作用可以改善納米粒子對特定細胞的生物黏附，并通過受體介導的內(nèi)化進一步增加內(nèi)吞程度。

3.1 靶向細胞因子受體

3.1.1 靶向腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導配體受體(TRAIL) TRAIL是腫瘤壞死因子(TNF)超家族成員，屬于Ⅱ型跨膜蛋白質(zhì)。TRAIL具有選擇性誘導腫瘤凋亡的能力，在多種癌細胞中表達。TRAIL有5種特異性結(jié)合受體，死亡受體4(TRAILR1/DR4)，死亡受體5(TRAIL-R2/DR5)能夠在TRAIL結(jié)合時轉(zhuǎn)導凋亡信號。Thao等[20]制備了TRAIL(0.2%,0.4%,1.0%)和負載Dox的人血清蛋白(HAS)納米顆粒(TRAIL/Dox-HAS-NPs)，實驗表明TRAIL 1.0%/ Dox HSA NPs顯示HCT116結(jié)腸癌細胞的最佳抑制作用，相對于Dox HSA NPs，TRAIL 1.0%/ Dox HSA NPs表現(xiàn)出更高的靶向性和穩(wěn)定性，而且Dox和TRAI表現(xiàn)了協(xié)同抗腫瘤活性。有研究表明，通過激活DR5死亡受體，TRAIL依賴途徑誘導凋亡活性升高，并在蛋白質(zhì)印跡顯示具有抗凋亡作用的Bcl-2和存活蛋白表達降低[21]。De Miguel等[22]合成了類似于天然外來體的含有膜結(jié)合TRAIL(LUV-TRAIL)的人造脂質(zhì)納米粒子，發(fā)現(xiàn)LUV-TRAIL比CRC細胞系中的sTRAIL顯示出更高的細胞毒性能力和更大的誘導細胞凋亡的能力，主要區(qū)別是它們相對于激活DR5的能力。這表明DR5受體作為靶向配體是更好的選擇。

3.1.2 靶向白細胞介素-4α受體(IL-4Rα) 白細胞介素-4(IL-4)由可由肥大細胞、嗜堿性粒細胞及活化的T淋巴細胞產(chǎn)生。IL-4可以通過結(jié)腸癌、乳腺癌等癌癥自分泌，在抗腫瘤生長，化療誘導的細胞死亡和對死亡受體的抵抗力方面起重要作用。IL-4Rα是IL-4和IL-13的受體，也在多種實體瘤中表達。在結(jié)腸癌組織中觀察到比臨近組織更高的IL-4Rα表達[23]。研究發(fā)現(xiàn)，人動脈粥樣硬化斑塊特異性肽-1(AP-1)具有與IL-4Rα特異性結(jié)合的能力[24]。因此，AP1可作為靶向治療結(jié)直腸癌的配體。Yang 等[23]使用AP-1結(jié)合的脂質(zhì)體裝載DOX靶向治療結(jié)腸癌，AP-1與IL-4Rα結(jié)合更有效地內(nèi)化納米粒子于IL-4Rα過表達的CT26細胞中，顯著的抑制腫瘤細胞生長，而且表現(xiàn)出較低的副作用。

3.2 靶向葉酸受體(FR) FR是一種糖基化磷脂酰肌醇連接的跨膜單鏈糖蛋白。有研究發(fā)現(xiàn)葉酸受體在正常細胞中低表達或不表達[25]，在一些結(jié)直腸癌、乳腺癌等癌細胞中高度表達。FA是對FR親和力很高的一種天然配體。重要的是，當FA與其他分子結(jié)合時，可以保持這種親和力，其能使靶向葉酸化的藥物或NPs運輸?shù)奖磉_FR的腫瘤細胞[26]。Le等[27]合成了FA/5-FU/NPs，結(jié)果表明FA/5-FU/NPs組更顯著的細胞毒性，更強的抗腫瘤效能，Western blot檢測細胞凋亡相關(guān)蛋白表達更高。腫瘤多藥耐藥性是有效癌癥治療的主要障礙之一，其中p-糖蛋白(PgP)能量依賴外排泵是其中一種重要的機制。Patel等[28]合成具有和不具有FA靶向配體的兩種尺寸的載有Dox的中空二氧化硅納米顆粒，發(fā)現(xiàn)小鼠胚胎成纖維細胞(3T3)的PgP泵表達低于人上皮結(jié)腸直腸腺癌細胞(Caco2)，游離的Dox對3T3細胞的抑制優(yōu)于Caco2細胞，而DOX-HSFA對Caco2抑制優(yōu)于3T3，證實了HA修飾納米粒子可以避免PgP泵的外排出作用。El-Hammadi等[26]研究了FA-PEG-PLGA NPs靶向遞送5-FU對結(jié)腸癌和乳腺癌的潛在用途，也發(fā)現(xiàn)FR介導內(nèi)吞作用不僅可以增加細胞內(nèi)藥物濃度，而且可以避免P-gp泵的外排作用[29]。

3.3 靶向CD44受體 CD44是在各種癌細胞中普遍存在的以不同水平表達的的跨膜糖蛋白[30]，CD44在一些原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌的表面高度表達[31]。其主要參與腫瘤細胞與宿主細胞和宿主基質(zhì)的粘附，這種性質(zhì)在腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移中起重要的作用。HA是對CD44表現(xiàn)出了高親和力的配體。HA與CD44形成復合物，遇胞內(nèi)溶酶體，在酸水解酶作用下使綴合在納米載體上的HA降解進而導致載體內(nèi)藥物釋放。HA官能化的納米粒子有在多種癌細胞中表達且隨著癌癥的進展而增加、對受體的高親和力等優(yōu)點[32]。另外，惡性腫瘤細胞富含透明質(zhì)酸酶可迅速降解HA成片段，從而加速藥物釋放。Hou等[32]制備了負載5-FU的HA-共軛二氧化硅納米粒子(SiNPs)靶向結(jié)腸癌細胞，結(jié)果表明HA-綴合的納米顆粒中的藥物可以穩(wěn)定釋放，表現(xiàn)了優(yōu)秀的生物相容性和誘導癌細胞凋亡及抑制腫瘤生長的能力，并有效降低5-FU的副作用。因為活性氧簇(ROS)可以解聚HA與CD44的結(jié)合，因此通過增加癌細胞內(nèi)ROS水平可以進一步增加納米粒子釋放裝載的抗癌藥物，起到更好的治療效果。Lin等[31]制備HA涂層殼聚糖(CS)和銅螯合劑D-青霉胺(D-pen)的生物可還原綴合物納米粒子(HA/CS-SS-D-pen NP)，Dox和Cu(Ⅱ)離子以Cu(Ⅱ)-Dox絡合物的形式并入其中，最后實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)胞內(nèi)ROS水平升高，Dox釋放速率增加，從而證實了這一點。

3.4 靶向甘露糖受體(MR) MR為Ⅰ型跨膜蛋白，是先天免疫系統(tǒng)中重要的模式識別受體和內(nèi)吞受體。MR 具有多個胞外結(jié)構(gòu)域，能識別和結(jié)合廣泛的內(nèi)源性和外源性配體。MR在維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)、識別病原、誘導細胞因子、抗原遞呈等過程中發(fā)揮重要作用。在腫瘤細胞中MR與腫瘤淋巴轉(zhuǎn)移[33]、免疫逃避等生物功能密不可分。近來研究顯示 MR結(jié)腸癌組織中的表達顯著高于癌旁組織[33]，其中在一些結(jié)腸癌細胞系如CT26和HCT116細胞中高度表達[34]。Xiong等[34]開發(fā)含有抗癌藥物紫杉醇(PTX)的甘露糖基化脂質(zhì)體，結(jié)果顯示，由于靶向MR的作用，CT26細胞攝取效率和腫瘤抑制率較對照組顯著升高，并且具有良好的生物安全性。

3.5 靶向B類I型清道夫受體(SR-BI) SR-BI是一種高密度脂蛋白(HDL)受體，參與體內(nèi)膽固醇逆向轉(zhuǎn)運。癌細胞通常過表達主要存在肝臟中的SR-BI，獲得腫瘤生長所必需的額外膽固醇。SR-BI在多種腫瘤細胞系中高表達，結(jié)腸癌細胞中的SR-BI表達比人成纖維細胞高5～35倍[35]，而且結(jié)直腸癌進展與HDL下降相關(guān)[36]。因此，HDL與化療藥物結(jié)合可以靶向過表達SR-BI的結(jié)腸癌細胞，作為靶向治療癌癥的配體。Yuan等[35]開發(fā)一種由載脂蛋白A-I模擬肽(5A)構(gòu)成穩(wěn)定的高密度脂蛋白(sHDL)并含有0.5%～1.5%(w/w)的10-羥基喜樹堿(HCPT)用于治療結(jié)腸癌，結(jié)果表明與游離HCPT相比，細胞毒性HCPT-sHDL的IC50低約3倍，并且釋放緩慢具有更高的血清濃度。

4 結(jié)語

結(jié)直腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤，在中國發(fā)病率呈逐年增高的趨勢。靶向治療被認為是能夠更有效治療結(jié)直腸癌的方法。目前對主動靶向納米顆粒研究較多，多種實驗證實了其具有比傳統(tǒng)化療藥物更好的治療效果。而主動靶向治療比普通靶向治療有主動性更強、生物相容性更佳、藥物釋放更穩(wěn)定并可以更有效減輕毒副作用等優(yōu)點。納米載體還可以利用自身的特點偶聯(lián)其他小分子，從而可以增加化療藥物的溶解度、提高腫瘤細胞對化療藥物的敏感性。此外，通過抑制或增強一些主動靶向納米粒的靶標的表達，也可以發(fā)揮抗腫瘤的效果，并通過其裝載的化療藥物協(xié)同作用，增強抗腫瘤效果?？傊?，隨著對主動靶向納米粒子研究的不斷深入，主動靶向納米粒子將會發(fā)掘出更多的治療潛力，在治療腫瘤方面具有極大的前景。