載藥微球在腫瘤與非腫瘤疾病治療中的應(yīng)用

羅蘭 楊希 林曉曦

【提要】 近年來，載藥微球(Drug-eluting beads，DEB)因其對(duì)血管的栓塞作用和釋放藥物的靶向性而在介入治療領(lǐng)域廣受關(guān)注。大量研究證明，載藥微球可以延長(zhǎng)藥物的活性，提高穩(wěn)定性，維持一定的血藥濃度，從而使藥物的釋放效果更為理想。載藥微球發(fā)展至今，其種類、性能正不斷地豐富并優(yōu)化。在腫瘤治療中，載藥微球的栓塞化療已應(yīng)用于治療肝、腎、胃腸、乳腺等部位的腫瘤；在非腫瘤疾病的治療中，載藥微球亦具有很大的應(yīng)用潛力。我們相信，載藥微球是一個(gè)極具前景的研究領(lǐng)域，利用其結(jié)合分子靶向藥物可能會(huì)實(shí)現(xiàn)多種疾病的治療突破。

微型包囊技術(shù)(Microcapsulation)簡(jiǎn)稱微囊化，系利用天然的或合成的高分子材料(囊材)作為囊膜壁殼，將固態(tài)或液態(tài)藥物(囊心體)包裹而成藥庫型微型膠囊(Microcapsule)。若藥物溶解和/或分散在高分子材料基質(zhì)中，形成骨架型(Matrixtype)的微小球狀實(shí)體則稱微球(Microsphere)。微囊和微球的粒徑屬微米級(jí)，而粒徑達(dá)納米級(jí)的分別稱納米囊和納米球，均可以作為給藥系統(tǒng)應(yīng)用于臨床。

近年來，微球和微粒作為載體材料在生物醫(yī)學(xué)和生物工程領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注，并得到一定程度的應(yīng)用。另外，相關(guān)研究使得許多新型給藥系統(tǒng)成為了可能。因此，微球/微粒系統(tǒng)中藥物的釋放和靶向性是值得關(guān)注的研究方向。

微球/微粒以高分子材料作為載體，不僅能夠控制藥物以一定速率釋放而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效目的，還能保護(hù)藥物，尤其是蛋白質(zhì)、多肽類藥物免遭破壞，還有掩蓋藥物的不良口味、減少給藥次數(shù)和藥物刺激、降低毒副作用等功能。同時(shí)，亦可對(duì)生物體的生理指標(biāo)給出反饋，并憑借其生物相容性被器官組織的網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)所內(nèi)吞或被細(xì)胞融合，使得藥物濃集于靶區(qū)形成靶向藥物釋放體系，進(jìn)一步提高療效。因此，通過選擇合適的高分子包裹和給藥途徑能夠延長(zhǎng)藥物的生理活性，提高藥物的穩(wěn)定性，維持一定水平的血藥濃度，從而使藥物的釋放達(dá)到更為理想的效果，以實(shí)現(xiàn)更好的治療效果。

本文將介紹載藥微球(Drug-eluting beads，DEB)的起源與發(fā)展，并對(duì)載藥微球在腫瘤治療與非腫瘤疾病治療中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)與討論，為臨床提供新的診療參考。

1 起源與發(fā)展

1960年，Luessenhop等[1]將甲基丙烯酸甲酯微球應(yīng)用于顱內(nèi)動(dòng)靜脈血管畸形患者的治療中，這是微球在臨床上最早的應(yīng)用。1978年，含抗腫瘤藥物的乙基纖維素微球研制成功，首次將藥物加載于微球上，實(shí)現(xiàn)了化療與栓塞的結(jié)合[2]。

理想化的載藥微球應(yīng)具有以下特點(diǎn)[3-4]。①粒徑大小適宜，可通過微導(dǎo)管進(jìn)行遞送，且有多種粒徑規(guī)格可供臨床按具體血供情況的差異進(jìn)行選擇；②具有良好的生物相容性，不會(huì)引起人體免疫應(yīng)答或排斥反應(yīng)；③載體顆粒間不易聚集堵管，給藥難度低，且不會(huì)黏附聚集于給藥裝置上；④藥物的載量可滿足治療所需的劑量；⑤能以可控的方式在病灶內(nèi)靶向釋放藥物，達(dá)到并維持局部治療的有效藥物濃度。

為了使載藥微球達(dá)到最為理想的狀態(tài)，大量研究從藥物的性質(zhì)、囊材的選擇、微球的粒徑等不同方面進(jìn)行設(shè)計(jì)并付之于實(shí)驗(yàn)。囊材上，從天然高分子材料(如明膠、殼聚糖、海藻酸鹽、白蛋白等)，到半合成高分子材料(如羧甲基纖維素、醋酸纖維素鈦酸、乙基纖維素等)，再到便于工業(yè)化制備的合成高分子材料(如聚酰胺、聚乙烯醇、聚乳酸等)。具體到臨床應(yīng)用上，根據(jù)不同的疾病，微球的粒徑也可供選擇。目前，載藥微球主要有生物降解型和非生物降解型兩大類。生物降解型囊材的優(yōu)點(diǎn)在于無毒、成膜性好、化學(xué)穩(wěn)定性高，但是在藥物的釋放效率上無明顯差異[5]。聚酯類是應(yīng)用最為廣泛的生物降解的合成高分子。臨床上應(yīng)用的一般為非生物降解型載藥微球，主要有DC/LC-Beads?(BTG, Biocompatibles UKLT)、HepaSphere?/QuadraSpheres(Merit Medical Systems)、Embozene TANDEM(CeloNova BioSciences)和LifePearl(Terumo)[6]，均能夠通過離子交換進(jìn)行藥物裝載。

1990年，HepaSphere研制成功[7]，并被命名為SAP(Superabsorbent Polymer Microsphere)，于1992年首次應(yīng)用于臨床，2006年11月被FDA批準(zhǔn)用于栓塞治療。HepaSphere由聚乙烯醇丙烯酸吸水性共聚物組成，是一種生物相容性好、親水的非生物降解型微球，彈性良好，可壓縮直徑的80%，水合后直徑增大為原來的2～3.5倍，在人血漿中可增大4倍，與血管內(nèi)皮緊密接觸并隨行，從而達(dá)到完全性栓塞的效果。HepaSphere通過加載正電荷蒽環(huán)類化療藥并緩慢釋放，有效提高了局部化療藥物濃度，降低外周血藥物濃度。干燥狀態(tài)下規(guī)格有30～50 μm、50～100 μm、100～150 μm、150～200 μm等幾種。2004年，DC/LC-Beads研制成功，是一種基于聚乙烯醇的微球栓塞劑，由N-丙烯酰胺乙醛衍生物制備而成，利用陰離子磺酸鹽通過離子交換機(jī)制將帶正電荷的蒽環(huán)類藥物(如多柔比星、阿霉素、伊立替康、吉西他濱等)加載于微球上，用于治療多種惡性高血管性腫瘤[8]。微球直徑主要有70～150 μm、100～300 μm、300～500 μm、500～700 μm、700～900 μm等五種規(guī)格，載藥量為5～45 mg/mL，在藥物釋放中保持球形, 患者6個(gè)月內(nèi)可接受3～4次化療栓塞治療。

CalliSphere(蘇州恒瑞迦俐生生物醫(yī)藥科技公司)[9]是我國(guó)生產(chǎn)的第一種微球產(chǎn)品。CalliSphere是一種表面光滑、帶有電荷的有色聚乙烯醇栓塞微球，屬于國(guó)家三類無源植入性醫(yī)療器械，易通過微導(dǎo)管，具有良好的彈性，可壓縮至50%，可通過細(xì)小血管以達(dá)到終末栓塞。直徑主要有100～300 μm、300～500 μm、500～700 μm、700～900 μm、900～1 200 μm等五種規(guī)格。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，該微球是一種組織相容性好，無致畸或致癌作用的理想栓塞材料。隨后，多項(xiàng)臨床研究使用CalliSpheres載藥微球成功栓塞治療多例不可切除肝癌患者。

Du等[10]用新型材料初步研制出的HAMs微球可通過離子交換機(jī)制攜帶多柔比星等藥物，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)了其對(duì)腎動(dòng)脈的栓塞化療作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們期待載藥微球更大的可能性。

2 載藥微球在腫瘤治療中的應(yīng)用

20世紀(jì)80年代初，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明了可降解淀粉微球(DSM)通過栓塞血管治療肝癌的可能性[11-12]。動(dòng)脈栓塞術(shù)的成功使我們不難想象，微球加載藥物后對(duì)栓塞治療療效的促進(jìn)或許是巨大的。事實(shí)亦是如此?；ぎa(chǎn)業(yè)和介入治療技術(shù)發(fā)展至今，針對(duì)難以手術(shù)治療的肝臟腫瘤，栓塞化療這一治療方式已成為首選。

載藥微球之所以廣泛應(yīng)用于腫瘤的栓塞化療，是因?yàn)槠渚哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)。①微球?qū)δ[瘤組織毛細(xì)血管網(wǎng)的栓塞更為完全，直徑小于12 μm的微粒可到達(dá)終末毛細(xì)血管，直徑更大的微粒則會(huì)被一級(jí)毛細(xì)血管網(wǎng)截獲，而常用的微球制劑的直徑一般在100～900 μm；②微球中藥物不斷向腫瘤區(qū)擴(kuò)散，使腫瘤區(qū)的藥物長(zhǎng)時(shí)間維持在較高濃度水平，降低體循環(huán)中的藥物濃度，故可提高藥物的治療指數(shù)。另外，肝臟由于接受門靜脈和肝動(dòng)脈的雙重供血(正常肝細(xì)胞的血流70%～90%由門靜脈供應(yīng)，而腫瘤組織的血流95%由肝動(dòng)脈供應(yīng))，使得栓塞化療既可以破壞腫瘤細(xì)胞，又能盡量減少對(duì)正常細(xì)胞造成損傷，相較于傳統(tǒng)經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈化療栓塞術(shù)(c-TACE，即使用碘化油與化療藥混合乳液動(dòng)脈內(nèi)化療后進(jìn)行選擇性血管栓塞的治療方式)，是一種極有意義的治療方法。載藥微球介入的經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈化療栓塞術(shù)(DEB-TACE)相較于c-TACE可以顯著減少化療藥物到達(dá)全身循環(huán)所需的劑量，同時(shí)還能顯著減少化療藥物相關(guān)的不良事件[13]。

1989年，Yoshikawa等[14]利用可降解淀粉微球和局部熱療聯(lián)合化療栓塞治療不能切除的肝癌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，DSM栓塞化療與動(dòng)脈內(nèi)灌注化療具有幾乎相同的適應(yīng)證，提示DSM栓塞化療是治療不能切除的肝癌的一種有效方法。隨后，Yamamoto等[15]對(duì)45例不能切除的肝癌患者進(jìn)行射頻容性熱療聯(lián)合動(dòng)脈化療或化療栓塞治療，其中22例患者分別接受了一次性和持續(xù)的抗腫瘤藥物灌注，11例患者接受了碘油化療栓塞，其余12例患者接受了可降解淀粉化療栓塞微球(DSM)。結(jié)果顯示，患者生存時(shí)間延長(zhǎng)，且無明顯嚴(yán)重副反應(yīng)。另外，DSM對(duì)血流的抑制作用非常敏感，是與肝癌熱療相結(jié)合的極佳栓塞劑。

相較于c-TACE，載藥微球介入的經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈化療栓塞術(shù)由于可以提高腫瘤栓塞部位的藥物濃度，并降低外周血的藥物濃度，因此，術(shù)后肝外不良反應(yīng)(如發(fā)熱、乏力、惡心、脫發(fā)等)發(fā)生率較低。多篇薈萃分析綜合比較了DEB-TACE和c-TACE的療效。Huang等[16](7項(xiàng)研究，n=700)以及Xie等[17](6項(xiàng)研究，n=652)證明了DEB-TACE的客觀療效明顯優(yōu)于c-TACE。2016年對(duì)9項(xiàng)研究(866名患者)進(jìn)行的另一項(xiàng)薈萃分析中，盡管與c-TACE相比，DEB-TACE的客觀療效相似，但其完全緩解率和總生存率顯著提高[18]。Chen等[19]對(duì)1 832例患者(DEB- TACE：n=822，c-TACE：n=1 010)進(jìn)行分析，結(jié)果表明DEB-TACE治療顯著改善1年、2年和3年總生存率，且1年、2年無復(fù)發(fā)生存率。另外，DEB-TACE術(shù)后常見不良反應(yīng)(如發(fā)熱、 乏力、腹痛、惡心、脫發(fā)、骨髓抑制等)發(fā)生率亦低于c-TACE。

臨床上，除了肝癌以外，載藥微球的栓塞化療也已應(yīng)用于治療胃腸、泌尿系、乳腺、脾臟、肺臟等部位的腫瘤，大量研究表明，載藥微球可促進(jìn)腫瘤組織的壞死、縮小甚至消失。

Okamoto等[20]使用選擇性動(dòng)脈內(nèi)灌注絲裂霉素C(MMC-mc)微球?qū)?0例患者進(jìn)行了泌尿生殖系統(tǒng)腫瘤的治療，靶點(diǎn)為腎、肝、前列腺、膀胱、子宮、乙狀結(jié)腸、道格拉斯腔和骨，發(fā)現(xiàn)14例患者可測(cè)量的最大腫瘤直徑減少30%以上，5例減少10%～30%，1例減少10%，所有患者在治療初期均有癥狀體征的改善，8例腎癌、膀胱癌、宮頸癌患者術(shù)后療效顯著且全身毒性反應(yīng)輕微。結(jié)果表明，MMC-mc化療栓塞術(shù)是一種有效的術(shù)前或姑息性治療方法。Kramer等[21]用人血清蛋白將柔紅霉素鹽酸鹽與巰基嘌呤制備出磁性微球，并試用于治療胃腸腫瘤，亦取得了良好的效果。

3 載藥微球在非腫瘤疾病治療中的應(yīng)用

Luessenhop等[1]用微球成功治療顱內(nèi)動(dòng)靜脈血管畸形，使得微球栓塞這一方式給許多疾病的治療帶來新的思路。而具有栓塞效果與藥物治療作用的載藥微球，不僅在腫瘤治療中成為研究熱點(diǎn)，在非腫瘤疾病的治療研究中也開始嶄露頭角。

1996年，Beaujeux等[22]首次使用栓塞微球(Embosphere)成功治療了面部、脊髓和顱內(nèi)動(dòng)靜脈畸形的病例。Keigo等[23]對(duì)25例有癥狀的面部(n=5)、上肢(n=8)和下肢(n=12)動(dòng)靜脈畸形患者采用SAP-MS顆粒(丙烯酸鈉和乙烯醇共聚物)經(jīng)動(dòng)脈栓塞治療(TAE)。對(duì)聯(lián)合外科手術(shù)干預(yù)獲得的標(biāo)本進(jìn)行組織學(xué)分析，并對(duì)臨床結(jié)果進(jìn)行回顧性評(píng)估。結(jié)果顯示，20例患者(80%)通過單純栓塞治療(n=17)或聯(lián)合手術(shù)(n=3)，癥狀改善。經(jīng)TAE治療后，采用手術(shù)切除或截除的方法完全切除1例唇部及2例指動(dòng)靜脈畸形。彌漫性上肢(n=1)和下肢(n=1)AVMs的癥狀不受控制。SAP-MS顆粒治療TAE后無神經(jīng)損傷和皮膚壞死。組織學(xué)上，SAP-MS顆粒穿透損傷內(nèi)血管，并順應(yīng)血管腔而導(dǎo)致血管閉塞。由此證明，微球經(jīng)動(dòng)脈栓塞治療對(duì)某些癥狀性AVMs是合適的，但彌漫型、浸潤(rùn)型AVMs的治療仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。動(dòng)靜脈畸形研究領(lǐng)域目前的主要瓶頸在于：一方面，無水乙醇被廣泛有效地用于治療低流量畸形(靜脈和淋巴管)，而對(duì)于高流量動(dòng)靜脈畸形，并發(fā)癥發(fā)生率高達(dá)10%，包括短暫的神經(jīng)性發(fā)作和皮膚損傷；另一方面，單純的物理栓塞劑治療動(dòng)靜脈畸形通常效果不佳，術(shù)后復(fù)發(fā)率超過90%。因此，在復(fù)雜的、難治的血管畸形相關(guān)疾病治療領(lǐng)域，亟需尋找一種安全有效、精準(zhǔn)靶向的創(chuàng)新治療方式。Jubeli等[24]開發(fā)了一種聚合物基材料作為栓塞劑和藥物貯存器，材料由線性丙烯酸酯共聚物的乙醇溶液和載有抗血管生成劑舒尼替尼的納米球組成，并用兔角膜新生血管模型體內(nèi)評(píng)價(jià)其抗血管生成活性，且在綿羊模型上測(cè)試了動(dòng)脈栓塞的效果。結(jié)果成功證明了這種新的血管栓塞系統(tǒng)與抗血管生成藥物原位給藥相結(jié)合的可行性，是一種極具前景的治療動(dòng)靜脈畸形和高血管化實(shí)體瘤的方法。

除了動(dòng)靜脈畸形等血管畸形相關(guān)疾病，多項(xiàng)臨床研究表明微球還可用于前列腺增生、癥狀性子宮肌瘤、出血性疾病(例如咯血、膽源性出血)等疾病的治療。

微球介導(dǎo)的前列腺栓塞術(shù)是利用微導(dǎo)管將栓塞微球注入前列腺中，籍由阻塞前列腺動(dòng)脈使肥大的前列腺組織缺血萎縮，從而達(dá)到減少前列腺體積及減少尿路阻塞的目的。Hwang等[25]分別用非球形聚乙烯醇顆粒與微球?qū)?例有下尿路癥狀的良性前列腺增生患者進(jìn)行前列腺動(dòng)脈栓塞術(shù)以比較療效。其中，4例患者使用了非球形聚乙烯醇顆粒(250～355 μm)進(jìn)行栓塞，5例患者則使用微球(300～500 μm)。結(jié)果這9例患者的動(dòng)脈造影顯示雙側(cè)前列腺動(dòng)脈均成功栓塞。與非球形聚乙烯醇顆粒組相比，微球組患者的國(guó)際前列腺癥狀評(píng)分、生活質(zhì)量、前列腺體積(總體積和過渡區(qū))和最大尿流量均有較大改善。栓塞術(shù)前和術(shù)后隨訪的經(jīng)直腸超聲圖像顯示，PAE術(shù)后相較于術(shù)前，前列腺體積明顯縮小。因此，微球介入的前列腺動(dòng)脈栓塞術(shù)是一種可行、有效、安全的治療有下尿路癥狀的良性前列腺增生的方法。

在其他疾病領(lǐng)域，Ge等[26]為探討栓塞微球?qū)ψ訉m肌瘤患者血清血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)水平的影響，收治育齡婦女子宮壁內(nèi)肌瘤128例行栓塞術(shù)治療，同時(shí)隨機(jī)抽取128例健康育齡婦女作為對(duì)照組，采用酶聯(lián)免疫吸附法測(cè)定血清VEGF水平，采用免疫組化方法研究VEGF在子宮肌瘤中的表達(dá)。結(jié)果顯示，患者組血清VEGF水平明顯高于對(duì)照組，與治療前相比，患者組治療后3個(gè)月子宮肌瘤直徑明顯縮小，治療6個(gè)月后紅細(xì)胞計(jì)數(shù)、血紅蛋白和月經(jīng)血容量顯著增加。這一結(jié)果表明，與子宮切除術(shù)相比，栓塞術(shù)具有明顯的優(yōu)越性，有望成為替代子宮切除術(shù)的理想選擇。程鋼等[27]將72例患者分為兩組：一組行支氣管動(dòng)脈雙栓塞，雙栓塞組先用明膠海綿微球(0.5 mm×0.5 mm)、紅霉素和高滲氯化鈉混合液栓塞終末血管，再用明膠海綿顆粒(1 mm×1 mm)栓塞支氣管動(dòng)脈主干；另一組行單次明膠海綿栓塞。經(jīng)2～4.8年隨訪，治愈率雙栓塞組83%，單次明膠海綿栓塞組61%，兩組治愈率比較有顯著性差異(P<0.05)，從而證明微球介入的支氣管動(dòng)脈雙栓塞術(shù)對(duì)咯血患者有明顯的遠(yuǎn)期療效。另外，Horák等[28]利用聚甲基丙烯酸羥乙基酯(PHEMA)顆粒，對(duì)18例膽源性出血患者進(jìn)行了選擇性肝動(dòng)脈分支PHEMA顆粒栓塞。這種低創(chuàng)傷的方法可以完全控制出血，或者至少可以減少兩倍以上的術(shù)中失血。對(duì)閉塞血管的組織學(xué)研究表明，血栓附著在顆粒上，并由聚合物的多孔結(jié)構(gòu)加固。栓塞后出現(xiàn)高凝反應(yīng)，因此可以糾正止血系統(tǒng)中的低凝狀態(tài)。

4 總結(jié)與展望

不同于腫瘤領(lǐng)域，載藥微球在非腫瘤疾病治療領(lǐng)域的應(yīng)用較少，因?yàn)槎鄶?shù)非腫瘤疾病已有深厚的研究基礎(chǔ)和治療體系，大多數(shù)疾病的診療指南已可滿足醫(yī)患的主要需求，而載藥微球介入治療這一創(chuàng)新治療操作要求高，基礎(chǔ)研究少，治療造成的并發(fā)癥難以預(yù)料。事實(shí)上，多項(xiàng)研究表明，載藥微球在很多疾病的治療上有著強(qiáng)大的作用。雖然目前將載藥微球與更多藥物進(jìn)行結(jié)合的設(shè)想大多處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出的積極結(jié)論，揭示了載藥微球栓塞方面的新方向，也為許多疾病的治療開辟了新思路。同時(shí)，也有研究探索聯(lián)合多種治療方式的綜合治療手段在臨床中的應(yīng)用，近年研究已證實(shí)分子靶向藥物索拉非尼聯(lián)合栓塞治療可使中晚期肝癌患者的生存獲益，提示DEB-TACE在肝癌治療中的應(yīng)用可以擴(kuò)展到更晚期的肝癌[29]，說明了載藥微球結(jié)合分子靶向藥物未來可能會(huì)成為一個(gè)具有良好前景的研究領(lǐng)域。另一方面，在非腫瘤疾病如血管畸形相關(guān)疾病領(lǐng)域中，載藥微球這一新興治療方式所帶來的靶向物理栓塞作用與藥物打擊作用的聯(lián)合效益令人期待，如能突破目前常規(guī)手段存在的治療瓶頸，則開創(chuàng)一種安全有效、精準(zhǔn)靶向的治療方式也成為了可能。

載藥微球栓塞技術(shù)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較晚，只有短短數(shù)年的時(shí)間。關(guān)于微球的使用規(guī)范和操作規(guī)程需要進(jìn)一步的完善和細(xì)化，同時(shí)在臨床治療中，應(yīng)盡量發(fā)揮載藥微球的優(yōu)勢(shì)，減少治療過程中并發(fā)癥的發(fā)生，有些并發(fā)癥是致死性的。這一新技術(shù)若應(yīng)用得當(dāng)，實(shí)現(xiàn)精確的靶向性(Targeted)、良好的吸收性(Absorbing)、靈活的調(diào)節(jié)性(Customized)、真正的載藥性(Eluting)，并合理應(yīng)用，經(jīng)導(dǎo)管介入的化療栓塞治療領(lǐng)域必將取得重大突破。