伊立替康新型載藥系統(tǒng)的研究進(jìn)展

隋繼英，高叢，竇明金

(山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院附屬醫(yī)院，山東 濟(jì)南 250031)

伊立替康(Irinotecan，CPT-11)為半合成水溶性喜樹堿衍生物，1981年首先由日本學(xué)者合成，分子式為C33H38N4O6。近年來臨床研究顯示CPT-11可對(duì)氟尿嘧啶耐藥的轉(zhuǎn)移性大腸癌及其它一些晚期腫瘤有效，如胃癌、肺癌、胰腺癌、宮頸癌、卵巢癌等。CPT-11為前體藥，需要在肝臟內(nèi)通過羧酸酯酶轉(zhuǎn)化成具有活性的代謝物7-乙基-10-羥基喜樹堿(SN-38)。SN-38的作用機(jī)制為抑制人體細(xì)胞DNA復(fù)制所必需的拓?fù)洚悩?gòu)酶I，誘導(dǎo)DNA發(fā)生單鏈損傷、阻斷DNA復(fù)制而產(chǎn)生細(xì)胞毒性。CPT-11中存在可變的羥基-內(nèi)酯環(huán)，其轉(zhuǎn)化具有pH依賴的特性。在偏酸性條件下，尤其是在pH<5的環(huán)境中可完全以內(nèi)酯環(huán)形式存在，從而發(fā)揮抗腫瘤的活性[1-2]；而在中性和堿性環(huán)境中，內(nèi)酯環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)轸然?，失去?duì)拓?fù)洚悩?gòu)酶I的抑制作用。因此，如何使CPT-11在作用部位以內(nèi)酯環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定存在是CPT-11發(fā)揮抗腫瘤活性的關(guān)鍵。

當(dāng)前市售CPT-11注射液(如開普拓、艾力等)經(jīng)靜脈途徑進(jìn)入人體后，在接近中性的生理pH值下主要轉(zhuǎn)化為羧酸鹽形式，抗腫瘤活性受到影響，且產(chǎn)生嚴(yán)重的毒副作用，主要表現(xiàn)為劑量限制毒性、骨髓抑制和遲發(fā)型腹瀉等[3-4]。同時(shí)CPT-11本身也存在水溶性較差、生物半衰期較短、生物相容性差等不足[5]。將CPT-11傳統(tǒng)注射液改制成新的劑型，如脂質(zhì)體、納米粒、微球等，可通過載體發(fā)揮緩釋效果，增加藥物在人體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，保護(hù)其活性內(nèi)酯結(jié)構(gòu)，提高藥物抗腫瘤的作用效率，降低其毒副反應(yīng)，對(duì)進(jìn)一步提高患者用藥的依從性、安全性和有效性有重要意義。因此，本文主要介紹CPT-11在納米粒、脂質(zhì)體和微球等新型載藥系統(tǒng)的研究進(jìn)展。

1 脂質(zhì)體

脂質(zhì)體是一種由天然脂質(zhì)分子如磷脂、膽固醇組成，并將藥物包封在內(nèi)的磷脂雙分子結(jié)構(gòu)，粒徑在1 nm～10 μm 之間。當(dāng)前脂質(zhì)體作為藥物載體具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如靶向性、緩釋性、低毒性、高細(xì)胞親和性等。按照結(jié)構(gòu)及粒子大小可分為多層脂質(zhì)體(MLV)、小單層脂質(zhì)體(SUV)、大單層脂質(zhì)體(LUV)；MLV粒徑約 1～5 μm，LUV粒徑約0.1～1 μm，SUV粒徑則約為1～100 nm。其中，水溶性藥物可包裹于脂質(zhì)體內(nèi)部水相環(huán)境中，而脂溶性藥物可分散于外部脂質(zhì)雙分子層中。脂質(zhì)體進(jìn)入體內(nèi)后絕大部分會(huì)被單核-巨噬細(xì)胞吞噬，因此藥物會(huì)在肝、脾、肺和骨髓等組織器官中蓄積，可以實(shí)現(xiàn)在蓄積器官及組織中的靶向釋藥。脂質(zhì)體的發(fā)展歷經(jīng)了三代，第一代為普通脂質(zhì)體(LiP)，單純由磷脂和膽固醇組成，具有被動(dòng)靶向性。LiP雖然能減少藥物毒性，但同時(shí)亦有可能使藥物失去活性，嚴(yán)重影響藥物作用；第二代為長(zhǎng)循環(huán)脂質(zhì)體(LP)，是指在脂質(zhì)體材料中加入一定比例的糖脂，或者在磷脂分子上連接聚乙二醇等含有多羥基類的物質(zhì)，使LiP不易吸附在血漿蛋白及在單核-巨噬細(xì)胞豐富的肝、脾等器官上，以免被機(jī)體快速清除。第三代脂質(zhì)體是指主動(dòng)靶向性脂質(zhì)體，通過在脂質(zhì)雙層膜上載上能識(shí)別靶器官的特定材料，使藥物到達(dá)特定靶區(qū)[6]。

將CPT-11制備成脂質(zhì)體，能夠有效防止平衡向羧酸鹽移動(dòng)，增加內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的比例從而提高藥效[7]。CPT-11是弱堿性藥物，適合主動(dòng)載藥法制備，所以目前制備鹽酸CPT-11脂質(zhì)體的方法中較為常用的是硫酸銨梯度法[8-9]。研究者在脂質(zhì)體表面進(jìn)行主動(dòng)靶向的修飾，如葉酸、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇等，以提高其對(duì)靶組織的靶向性，延長(zhǎng)藥物在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間。Zhang等[10-11]通過硫酸銨梯度法制備經(jīng)葉酸修飾的CPT-11脂質(zhì)體(F-CPT-11-Lips)，其平均粒徑為(197.8±4.58)nm，包封率達(dá)91.39%±2.34%。由于腫瘤細(xì)胞表面的葉酸受體較多，靜脈滴注F-CPT-11-Lips后，腫瘤組織中CPT-11和SN-38的濃度顯著高于CPT-11普通脂質(zhì)體組和CPT-11溶液組，且兩組脂質(zhì)體在肝臟和直腸的吸收都明顯高于CPT-11溶液組。同時(shí)，與CPT-11普通脂質(zhì)體組和溶液組相比，F(xiàn)-CPT-11-Lips顯示出了更好的抗腫瘤活性，且對(duì)小鼠體重沒有明顯影響，表明了其高效低毒的作用特點(diǎn)。

為了使載體能夠逃逸單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)的識(shí)別與吞噬，延長(zhǎng)藥物在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，保護(hù)藥物的有效活性結(jié)構(gòu)，Hu等[12]制備了表面通共價(jià)連接PEG的脂質(zhì)體(PEG-CPT-11-Lips) ， 經(jīng)注射后釋放的CPT-11及其代謝物的濃度，在小鼠、大鼠和狗體內(nèi)血漿、肝、腎、脾和腫瘤組織中都有明顯的增加。與溶液組CPT-11相比，注射PEG-CPT-11-Lips后荷瘤小鼠腫瘤內(nèi)的CPT-11和SN-38的藥物濃度分別提高了9.0和3.9倍，血漿中CPT-11和SN-38的平均駐留時(shí)間(MRT)分別延了長(zhǎng)4.4倍和4.7倍。表明PEG-CPT-11-Lips能有效保護(hù)CPT-11的內(nèi)酯環(huán)結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)藥物的作用時(shí)間，提高藥物的抗腫瘤效果[13]。

2 納米粒

納米粒(NP)是大小在10～1 000 nm之間的固態(tài)膠體顆粒，一般由天然高分子物質(zhì)或者合成高分子物質(zhì)構(gòu)成，作為傳遞或輸送藥物的載體，具有良好的生物相容性和安全性[14]。藥物可包埋或溶解在納米粒的內(nèi)部，也可吸附或耦合在載體表面。載藥納米?？赏ㄟ^胞飲或吞噬作用進(jìn)入細(xì)胞，減弱細(xì)胞膜上的外排泵對(duì)藥物的外排作用[15-18]，可因?qū)嶓w瘤的提高滲透和滯留(EPR)效應(yīng)經(jīng)靜脈給藥后優(yōu)先在腫瘤部位累積，達(dá)到增強(qiáng)抗腫瘤效果的目的[19-20]。目前，納米粒已廣泛應(yīng)用于制備抗腫瘤藥物的新型載藥系統(tǒng)。

楊付英等[21-22]通過葡聚糖硫酸鈉與鹽酸CPT-11形成反離子聚合物制備的鹽酸CPT-11納米粒(CPT-11-NP)，其形態(tài)呈球形,粒徑為(193.5±2.5)nm，包封率為98.00%±0.01%。在體外釋放試驗(yàn)中，藥物溶液在2 h可累計(jì)釋放75.76%，而CPT-11-NP在24 h時(shí)的累積釋放率為62.09%，表明CPT-11-NP在體外具有一定的緩釋性。與CPT-11溶液相比，CPT-11-NP組SN-38的半衰期由2.28 h延長(zhǎng)3.95 h，延長(zhǎng)了藥物在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間。小鼠體內(nèi)組織分布研究表明，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，SN-38在血液、小腸、結(jié)腸和肺中的藥物濃度顯著增加，而在腎臟中的藥物濃度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)反而有所減少。因此該劑型可顯著延長(zhǎng)CPT-11和SN-38的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間，增加靶組織藥物分布濃度，在提高抗腫瘤療效的同時(shí)降低對(duì)其他正常器官的毒副作用。

聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)是乳酸和羥基乙酸聚合得到的聚合物，兩者比例不同時(shí)，得到的PLGA性能不同。 PLGA進(jìn)入人體內(nèi)在酯鍵斷裂降解后，乳酸和一部分羥基乙酸通過三羧酸循環(huán)途徑以水和二氧化碳形式排出體外；另一部分羥基乙酸以原型通過腎臟排出。PLGA無毒、無刺激性，且生物相容性好，已于1995年通過美國(guó)FDA認(rèn)證。PLGA納米粒載體可用于保護(hù)溶解性低和穩(wěn)定性差的抗癌藥物，且具有體積小，易通過毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞，躲避細(xì)胞內(nèi)化等優(yōu)點(diǎn)。目前PLGA納米粒已作為抗腫瘤藥物的載體用于化療中[23]。Onishi等[24]以PLA和PLGA作為載體材料，通過共沉淀法制備載CPT-11-NP，得到的NP載藥量為4.5%，平均粒徑在118 nm左右。大鼠靜脈給藥后，與CPT-11溶液組相比，NP組藥時(shí)曲線下面積(AUC)值由(2.12±0.35)μg·mL-1·min提高至(3.16±0.51)μg·mL-1·min，MRT從(2.03±0.34) h提高至(11.92±1.81)h。與CPT-11溶液組相比，AUC提高了1.5倍同時(shí)MRT提高了5.87倍，說明CPT-11-NP在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間延長(zhǎng)，CPT-11在制備成CPT-11-NP后，體內(nèi)藥物濃度被提高的同時(shí)延長(zhǎng)了藥物在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，有效保護(hù)了CPT-11內(nèi)酯結(jié)構(gòu)，抗腫瘤效果明顯提高。可見以PLGA或PLA制備的納米?？稍黾覥PT-11在體內(nèi)的有效濃度，延長(zhǎng)體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間。

3 微球

微球是一種將藥物溶解或者分散在高分子聚合物的基質(zhì)中而形成的球狀實(shí)體，粒徑范圍在1～250 μm之間[25]。微球還能夠使藥物分散，增加藥物的溶解；同時(shí)藥物溶出需要通過高分子材料，因此微球亦可作為緩釋藥物的載體。將CPT-11以內(nèi)酯形式包裹于微球內(nèi)，能最大限度地保持其抗腫瘤的活性，降低毒副作用，提高抗腫瘤效果[26]。嚴(yán)瑾[27]將CPT-11制備成牛血清白蛋白(BSA)微球[28-29]，平均粒徑約為62 μm，且呈正態(tài)分布，微球表面平整、結(jié)構(gòu)緊密，包封率58.66%，載藥量9.78%。體外細(xì)胞試驗(yàn)結(jié)果示載CPT-11的BSA微球?qū)Ω伟┘?xì)胞增殖的抑制率與藥物濃度(12.5～200 μg·mL-1)呈正相關(guān)。細(xì)胞毒性試驗(yàn)中，在相同的藥物濃度(200 μg·mL-1)下，由于微球的緩釋作用，載藥微球組的細(xì)胞存活率為42.10%，單純藥物組為37.78%(P<0.05)。表明CPT-11-BSA微球在保證對(duì)腫瘤的抑制效果的同時(shí)有望降低毒副作用。

制備微球常用的高分子材料包括天然高分子材料和人工合成聚合物，天然高分子材料主要是指如白蛋白、明膠、殼聚糖等，人工合成的聚合物則常用聚乳酸、PLGA等。由于采用傳統(tǒng)的制備方法(如乳化溶劑揮發(fā)法、復(fù)乳法等)或傳統(tǒng)的載體材料(如明膠、淀粉、殼聚糖和海藻酸鈉等)所得到的藥物微球在體內(nèi)的半衰期較短，需頻繁注射給藥，而采用緩控釋技術(shù)可減少給藥次數(shù)，減輕藥物不良反應(yīng)，因此當(dāng)前以長(zhǎng)效微球制劑的研發(fā)最受關(guān)注。長(zhǎng)效微球注射制劑的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：劑型因素使藥物釋放行為受生理因素影響減小；對(duì)大分子藥物的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性起到較好的保護(hù)作用；具有靶向性，可降低給藥劑量，減少不良反應(yīng)發(fā)生[30]。長(zhǎng)效微球注射制劑目前主要采用新的制備方法，如有學(xué)者提出采用球包球復(fù)合微球，即制備殼核模型的載蛋白微球，可減少在制備過程中藥物的活性損失；或采用新的載體材料，如使用嵌段共聚物，可集中兩種或多種高分子材料的優(yōu)越性能，較大程度地改善藥物的包載和釋放性能。

4 展望

CPT-11是對(duì)晚期大腸癌進(jìn)行一線和二線治療的特效藥。但是體內(nèi)不穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)往往會(huì)降低其治療癌癥的效果，同時(shí)增加對(duì)其他器官的毒副作用。新型載藥系統(tǒng)依靠載體的緩控釋作用，延長(zhǎng)活性結(jié)構(gòu)在生物體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，提高對(duì)腫瘤細(xì)胞的抑制及殺傷作用，降低用藥頻次及劑量，減少毒副作用的發(fā)生。近年來的相關(guān)報(bào)道顯示，對(duì)CPT-11的研究重點(diǎn)聚集在保護(hù)其有效活性結(jié)構(gòu)、提高藥物的抗腫瘤作用以及降低其毒副作用的方向。目前市場(chǎng)上常見CPT-11僅為傳統(tǒng)注射劑一種劑型，長(zhǎng)期大劑量應(yīng)用，患者難以耐受，依從性差。因此，發(fā)展具有藥物靶向和緩控釋特點(diǎn)的新型給藥系統(tǒng)成為CPT-11近些年研究的重點(diǎn)。例如，利用納米粒技術(shù)，設(shè)計(jì)研制CPT-11的緩控釋中空栓劑，既可避免胃腸道反應(yīng)和肝臟首過效應(yīng)，又可為患者提供一個(gè)方便安全的用藥途徑。同時(shí)，聯(lián)合多種手段提高CPT-11對(duì)器官的靶向性也將受到研究者越來越多的關(guān)注。例如，使用負(fù)載CPT-11的載藥微球(DEBIRI)進(jìn)行經(jīng)肝動(dòng)脈栓塞的化療治療腫瘤，理論上能夠在腫瘤微循環(huán)內(nèi)實(shí)現(xiàn)藥物的緩慢釋放，進(jìn)一步提高CPT-11的治療效果。