核酸適體在癌癥診療中的研究進(jìn)展

董 倩，李兆倩，彭天歡，陳 卓，譚蔚泓，3，4

（1.湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,化學(xué)生物傳感與計(jì)量學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,2.分子科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,長(zhǎng)沙410082；3.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究院,附屬仁濟(jì)醫(yī)院,上海200240；4.中國(guó)科學(xué)院腫瘤與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所,中國(guó)科學(xué)院大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院,杭州310022）

人口老齡化加劇、惡化的環(huán)境和不良的生活習(xí)慣等導(dǎo)致癌癥在全球處于持續(xù)高發(fā)狀態(tài)，成為危害人類健康的主要疾病之一［1］.提高癌癥患者生存率和生活質(zhì)量是癌癥診療領(lǐng)域的主要目標(biāo)［2］.為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)通常采用2種關(guān)鍵策略：（1）早期篩查/診斷，在癌癥發(fā)展初期實(shí)現(xiàn)有效診斷可提高治療效果及治愈概率［3～8］；（2）靶向治療，實(shí)現(xiàn)藥物的腫瘤特異性遞送與富集可有效提高治療效果，降低藥物導(dǎo)致的系統(tǒng)性毒副作用，改善癌癥患者的生存質(zhì)量［9～16］.實(shí)現(xiàn)以上2種策略的關(guān)鍵在于發(fā)展腫瘤細(xì)胞特異性分子工具［17～21］，實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的高效、特異性分子識(shí)別.

核酸適體也被稱為“化學(xué)家的抗體”，一般是指分子大小介于25～60個(gè)核苷酸的單鏈寡核苷酸序列［22］.它通過(guò)折疊成穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)與靶標(biāo)分子產(chǎn)生特異性分子間相互作用.核酸適體具有與抗體相當(dāng)或更優(yōu)異的特異性和親和力，且兼具靶標(biāo)范圍廣、生產(chǎn)成本低、易規(guī)模化制備、可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化學(xué)合成和修飾以及免疫原性低等優(yōu)勢(shì)［23］.近年來(lái)，隨著核酸適體開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于核酸適體的腫瘤學(xué)研究取得了突破性進(jìn)展，為癌癥早期篩查、診斷及靶向治療分子探針的開(kāi)發(fā)提供了全新的策略.

核酸適體可通過(guò)多種作用機(jī)制應(yīng)用于癌癥的診斷及治療：（1）分子影像探針的構(gòu)建，通過(guò)對(duì)核酸適體進(jìn)一步功能化修飾，利用成像分析手段評(píng)估相應(yīng)生物標(biāo)志物水平的變化，對(duì)腫瘤進(jìn)行分子水平精準(zhǔn)分型，為癌癥的精準(zhǔn)診斷和治療提供可靠保障［24～29］；（2）核酸適體作為捕獲探針，可實(shí)現(xiàn)外周血中腫瘤標(biāo)志物及循環(huán)腫瘤細(xì)胞的高效捕獲，用于癌癥的診斷分型，為治療提供可靠的用藥指導(dǎo)及預(yù)后評(píng)估［30～33］；（3）直接作為治療藥物，通過(guò)與靶標(biāo)蛋白的有效結(jié)合，影響相應(yīng)受體的生物活性，從而實(shí)現(xiàn)抑制腫瘤生長(zhǎng)［34～38］；（4）將核酸適體作為靶向分子，通過(guò)構(gòu)建核酸適體-藥物偶合物、復(fù)合納米探針等，實(shí)現(xiàn)藥物的精準(zhǔn)投遞，降低系統(tǒng)性毒副作用，提高綜合治療效果［30～33，39～49］.

本文綜述了近年來(lái)核酸適體篩選技術(shù)的發(fā)展、腫瘤檢測(cè)探針的開(kāi)發(fā)及其在癌癥早期診斷、分型、靶向治療等方面的應(yīng)用；探討了核酸適體臨床應(yīng)用所面臨的一些挑戰(zhàn)和未來(lái)的發(fā)展方向.

1 核酸適體分子探針的篩選與構(gòu)建

1990年，Ellington和Gold等［50，51］首次利用指數(shù)富集配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)（SELEX）分別篩選得到了有機(jī)染料分子和蛋白酶分子特異性核酸適體，隨后特異性結(jié)合不同靶標(biāo)（金屬離子、小分子、生物大分子和細(xì)胞等）的核酸適體被相繼開(kāi)發(fā).其中，Tan等［52，53］開(kāi)發(fā)的活細(xì)胞核酸適體篩選技術(shù)是核酸適體篩選領(lǐng)域取得的代表性技術(shù)成果，在分子靶標(biāo)未知的前提下，直接以目標(biāo)細(xì)胞作為篩選靶標(biāo)得到活細(xì)胞特異性核酸適體分子探針，為腫瘤細(xì)胞特異性分子探針的開(kāi)發(fā)提供了強(qiáng)有力工具［24～28，53～57］.核酸適體作為一類重要的功能核酸，對(duì)特定靶標(biāo)分子的高特異性和高親和力使其可以在分子水平區(qū)分腫瘤細(xì)胞分子靶標(biāo)的表達(dá)差異，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞/組織的高效精準(zhǔn)識(shí)別［52］；也可通過(guò)與特異性受體結(jié)合，特異性影響腫瘤細(xì)胞表面異常受體的活性，從而抑制腫瘤生長(zhǎng)［53］.

活細(xì)胞核酸適體篩選（Cell SELEX）技術(shù)［49］操作流程如圖1所示.第一步，將目標(biāo)細(xì)胞與文庫(kù)序列混合孵育，通過(guò)離心去除未結(jié)合序列后回收與目標(biāo)細(xì)胞結(jié)合的序列；第二步，將回收的序列與對(duì)照細(xì)胞混合孵育，通過(guò)離心去除非特異性結(jié)合序列后回收游離的序列，形成縮小的文庫(kù)；第三步，通過(guò)PCR擴(kuò)增技術(shù)對(duì)縮小的文庫(kù)擴(kuò)增后進(jìn)入下一輪篩選.經(jīng)過(guò)多輪的篩選、測(cè)序及序列優(yōu)化，即可得到與目標(biāo)細(xì)胞特異性高親和力結(jié)合的核酸適體分子探針.活細(xì)胞篩選技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于細(xì)胞表面蛋白分子的構(gòu)象可以得到很好的保護(hù)，能更好地反映其在腫瘤組織中的原始狀態(tài).目前，利用活細(xì)胞核酸適體篩選技術(shù)，已開(kāi)發(fā)出可特異性靶向白血病、胰腺導(dǎo)管癌、結(jié)腸癌、非小細(xì)胞肺癌及乳腺癌等多種癌癥細(xì)胞的核酸適體分子探針［58～62］，有效解決了腫瘤特異性分子探針匱乏的現(xiàn)狀.

Fig.1 Schematic of the cell-based aptamer selection[49]

核酸化學(xué)的快速發(fā)展為核酸適體的性能改進(jìn)及功能化修飾提供了有力保障.現(xiàn)有的核酸適體修飾方法可實(shí)現(xiàn)核酸序列不同位點(diǎn)的定點(diǎn)修飾，包括末端修飾、中間修飾、堿基修飾、磷酸骨架修飾及五碳糖修飾等［63，64］（圖2）.通過(guò)以上修飾方法可實(shí)現(xiàn)核酸適體的熒光標(biāo)記、放射性同位素標(biāo)記及藥物負(fù)載等多重功能修飾，同時(shí)可有效改善核酸適體在活體內(nèi)的穩(wěn)定性、代謝動(dòng)力學(xué)等重要參數(shù)［65，66］.其中，在寡聚核苷酸的3′-或5′-端修飾聚乙二醇（PEG）是重要的策略.PEG綴合后，可避免核酸適體與血清中成分的相互作用，降低免疫原性，延長(zhǎng)核酸適體的循環(huán)時(shí)間［67］；而將核酸上的2′-OH轉(zhuǎn)變?yōu)?′-NH2，2′-OMe或2′-F則可有效提高RNA適體的抵抗核酸酶降解能力［68］.

Fig.2 Common strategies in the chemical modifications of nucleic acid aptamers and their purposes[64]

2 核酸適體用于癌癥診斷及早期篩查

通過(guò)在核酸適體上進(jìn)行影像分子（放射性同位素分子、熒光分子和拉曼報(bào)告分子等）修飾，可實(shí)現(xiàn)癌癥診斷分子探針的構(gòu)建，并高效地區(qū)分正常組織與腫瘤組織［69］.如Ng等［70］利用64Cu標(biāo)記特異性靶向核仁蛋白的核酸適體AS1411，在體內(nèi)和體外實(shí)現(xiàn)了對(duì)肺癌細(xì)胞的有效成像.Zhang等［71］利用多種核酸適體分別結(jié)合不同的熒光團(tuán)實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞膜表面不同受體的區(qū)分，繼而區(qū)分不同種類細(xì)胞.Tan等［72］設(shè)計(jì)了一種新型的環(huán)狀二價(jià)核酸適體，提高了其在生物體內(nèi)應(yīng)用時(shí)的熱穩(wěn)定性、抗酶切能力和親和力，在活體實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了有效成像（圖3）.Liu等［73］利用組織篩選技術(shù)獲得了特異性靶向甲狀腺乳頭狀細(xì)胞的核酸適體TC-6，利用FITC熒光分子標(biāo)記后，可以直觀反映出正常組織與腫瘤組織的差別.Chen等［74］通過(guò)化學(xué)氣相沉積法制備了同位素?fù)诫s石墨烯納米囊包裹金納米晶材料，并利用其2D峰作為穩(wěn)定的多色拉曼輸出信號(hào)，以及通過(guò)不同的核酸適體修飾，實(shí)現(xiàn)了對(duì)HepG2和A549細(xì)胞系的模式識(shí)別，為癌細(xì)胞的高效低背景識(shí)別提供了有力手段.

Fig.3 Imaging of CCRF-CEM tumor-bearing mice with sgc8 or cb-sgc8[72]

由于攜帶親本細(xì)胞中多種不同蛋白，外泌體組分可以作為癌癥識(shí)別的重要生物標(biāo)志物［75］.有效的外泌體表面蛋白的檢測(cè)為早期癌癥診斷提供了方向.2017年，Tan等［76］利用核酸適體技術(shù)開(kāi)發(fā)出納米四面體的核酸適體傳感器，其靈敏性比單鏈功能核酸適體傳感器提高了100倍，為有效、靈敏地定量腫瘤外泌體提供了可能.

在細(xì)胞群中捕獲特定的細(xì)胞對(duì)疾病的診斷至關(guān)重要.循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）是從腫瘤擴(kuò)散到血液的腫瘤細(xì)胞，因此CTC的檢測(cè)對(duì)評(píng)估惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移有重要意義.與外周血中血細(xì)胞的數(shù)量相比，CTC細(xì)胞的數(shù)量極低，為其檢測(cè)帶來(lái)了挑戰(zhàn).2010年，Tan等［77］開(kāi)發(fā)出DNA核酸適體膠束，與流道裝置結(jié)合后，可以在生理?xiàng)l件下高效捕獲全血樣本中的特定細(xì)胞.Fang等［30］利用由cell SELEX獲得的核酸適體搭建了可有效從外周血中分離非小細(xì)胞肺癌腫瘤循環(huán)細(xì)胞（NSCLC CTC）的納米器件，該器件在經(jīng)DNA酶處理后，可以實(shí)現(xiàn)NSCLC CTC的釋放.

為了提高實(shí)際樣本中循環(huán)腫瘤細(xì)胞和核酸適體的親和力和選擇性，Yang等［78］設(shè)計(jì)了仿生的微流控芯片，其合理的陣列排布設(shè)計(jì)可利用細(xì)胞尺寸選擇性和核酸適體-抗原作用實(shí)現(xiàn)對(duì)CTC細(xì)胞的高效捕獲.利用金納米顆粒修飾核酸適體SYL3C（靶標(biāo)為EpCAM上皮細(xì)胞黏附分子），并固定在微米級(jí)芯片微柱上可增加核酸適體的捕獲效率和穩(wěn)定性；且通過(guò)過(guò)量的生物相容性好的谷胱甘肽來(lái)破壞Au—S鍵從而有效釋放捕獲的CTC細(xì)胞.因此，通過(guò)CTC計(jì)數(shù)、基因分析或藥物測(cè)試，可以為后續(xù)準(zhǔn)確診斷、個(gè)性化用藥和療效評(píng)估提供有價(jià)值的信息.

Tan等［79］利用DNA邏輯門(mén)對(duì)細(xì)胞不同標(biāo)志物進(jìn)行識(shí)別分析，并利用雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大.此方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)癌細(xì)胞的一站式識(shí)別，在生命科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)設(shè)計(jì)和精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景（圖4）.

Fig.4 System design and operational mechanism[79]

3 核酸適體直接用于癌癥治療

核酸適體作為治療藥物可以有效靶向血液循環(huán)中或者細(xì)胞膜上的不同生長(zhǎng)因子，從而調(diào)節(jié)其與受體的相互作用.

核酸適體藥物可以抑制靶標(biāo)分子的生物活性.Janjic等［80］利用SELEX篩選出靶向血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）的核酸適體，并通過(guò)進(jìn)一步修飾得到對(duì)VEGF165高親和性，而對(duì)VEGF121和胎盤(pán)生長(zhǎng)因子（PlGF129）無(wú)親和性的核酸適體，從而特異性地抑制VEGF與其受體結(jié)合，進(jìn)一步調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮的通透性，為開(kāi)發(fā)抑制血管生成的核酸適體藥物提供了可能.Ellington等［81］篩選獲得了核酸適體E07，其與表皮因子生長(zhǎng)受體（EGFR）親和性高，可抑制EGFR引發(fā)的磷酸化和細(xì)胞增殖，為抗癌治療提供了可能.

核酸適體還被用于刺激某些信號(hào)通路［82］.它通過(guò)激活不同的蛋白受體，刺激免疫細(xì)胞的激活［83］；促進(jìn)癌細(xì)胞的凋亡［84］或抑制癌細(xì)胞的增殖［85］.Gilboa等［86］利用SELEX從RNA庫(kù)中篩選出可與淋巴細(xì)胞表面的腫瘤壞死因子（TNF）的協(xié)同刺激因子4-1BB因子特異性結(jié)合的核酸適體M12-23，該核酸適體可刺激T淋巴細(xì)胞增殖活化，通過(guò)對(duì)T細(xì)胞受體（TCR）通路的刺激，在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中均實(shí)現(xiàn)了抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)的目的.

核酸適體類藥物在臨床轉(zhuǎn)化方面的研究也取得一定進(jìn)展，目前已開(kāi)展了幾十種核酸適體藥物的臨床實(shí)驗(yàn)［87，88］.2004年，美國(guó)食品藥品管理局批準(zhǔn)通過(guò)了用于治療年齡相關(guān)的濕性黃斑病變（AMD）的核酸適體藥物哌加他尼（Macugen，pegaptanib），這是第一個(gè)被批準(zhǔn)商業(yè)化的核酸適體藥物，進(jìn)一步推動(dòng)了核酸適體抗腫瘤藥物臨床實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展［89］.核酸適體藥物AS1411的核酸序列中富含鳥(niǎo)嘌呤，易形成四鏈體，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)不但可以抵抗核酸酶降解，還能特異性靶向核仁蛋白抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng).由于其巨大的應(yīng)用前景，隨后開(kāi)展了臨床Ⅰ和臨床Ⅱ試驗(yàn)，驗(yàn)證了其作為新型抗腫瘤藥物的潛力［90］.同樣進(jìn)入臨床Ⅱ試驗(yàn)的還有Burger等［91］通過(guò)化學(xué)方法合成的核酸適體NOX-A12，其可以靶向慢性淋巴白血病（CLL）的驅(qū)化因子蛋白CXCL12，從而抑制腫瘤內(nèi)新血管生成，避免腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，改善腫瘤微環(huán)境，為開(kāi)展有效的協(xié)同治療提供了良好的前景［92］.

4 核酸適體-藥物偶聯(lián)物在癌癥診療中的應(yīng)用

化療作為癌癥治療的傳統(tǒng)方式存在諸多問(wèn)題，如大多數(shù)藥物缺乏對(duì)患病部位的高效靶向性，容易引發(fā)一系列的藥物副作用.利用化學(xué)共價(jià)修飾［93］或者物理相互作用將核酸適體與治療藥物連接［94］，利用核酸適體作為靶向分子，可提高藥物的投遞效率，精準(zhǔn)調(diào)控不同種類藥物的比例，延長(zhǎng)藥物在血液循環(huán)中的半衰期，改善其生物相容性，從而提高治愈率［95，96］.

利用非共價(jià)修飾可以使化學(xué)藥物嵌入到核酸適體中.如2006年，Jon課題組［94］利用靶向前列腺特定膜抗原的核酸適體A10與抗腫瘤藥物阿霉素（DOX）形成新的藥物運(yùn)輸平臺(tái)，解決了化療藥物因高劑量產(chǎn)生的毒副作用.

而藥物與核酸適體共價(jià)結(jié)合，形成核酸適體與藥物偶聯(lián)物（Aptamer drug conjugates，ApDC）可進(jìn)一步提高其穩(wěn)定性，使藥物的釋放更加可控，進(jìn)而降低化療藥物的毒副作用［97，98］.絲裂霉素C作為一種針對(duì)消化道癌癥的化療藥物，當(dāng)其脫靶時(shí)，會(huì)使非作用部位的DNA烷基化，引發(fā)其它副作用.Tan等［99］通過(guò)設(shè)計(jì)一系列連接頭，合成了核酸適體-絲裂霉素C偶聯(lián)物，實(shí)現(xiàn)了藥物在腫瘤微環(huán)境還原劑響應(yīng)下的可控釋放.熒光共聚焦表征數(shù)據(jù)表明，與對(duì)照組CpDC（Control sequence drug conjugates）相 比，ApDC能高效地靶向人胰導(dǎo)管胰癌細(xì)胞（PL45），隨著孵育時(shí)間的延長(zhǎng)，PL45 ApDC進(jìn)入PL45細(xì)胞的量逐漸增加.從而有效提高了絲裂霉素C對(duì)腫瘤細(xì)胞的治療效果.

利用ApDC材料可構(gòu)建高效給藥的程序化平臺(tái)［100］（圖5）.ApDC材料無(wú)需復(fù)雜的化學(xué)合成，可以通過(guò)修飾聚合物增加載藥量［101］，提高其在生理?xiàng)l件下的穩(wěn)定性；而通過(guò)尺寸的合理調(diào)整，可降低藥物的腎臟排泄率，延長(zhǎng)ApDC材料在血液中的循環(huán)時(shí)間.

Fig.5 Schematic illustration of nuclease-resistant synthetic drug-DNA adducts as a simple,yet versatile and programmable platform for targeted anticancer drug delivery[100]

為了增強(qiáng)核酸適體在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性，Tan課題組［102］開(kāi)發(fā)了環(huán)狀二價(jià)核酸適體.他們利用點(diǎn)擊化學(xué)把環(huán)狀二價(jià)核酸適體與不同的化療藥物連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同藥物比例的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，解決了藥物聯(lián)合腫瘤治療（DCCT）策略中無(wú)法調(diào)整藥物比例的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)在腫瘤區(qū)域精準(zhǔn)釋藥，減少用藥劑量，降低了腫瘤對(duì)單一藥物的抗藥性（圖6）.

Fig.6 Preparation of circular bivalent aptamer-drug conjugates(cbApDCs)with accurate tunability of drug ratios for drug combination cancer therapy(DCCT)and the basic information of monomeric aptamers[102]

為了評(píng)估ApDC材料的安全性，Tan等［103］利用單顆粒示蹤技術(shù)系統(tǒng)地研究了細(xì)胞攝入ApDC過(guò)程中的相關(guān)機(jī)理.實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明ApDC主要通過(guò)小窩蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞，沿著細(xì)胞骨架形成微管和微絲轉(zhuǎn)運(yùn)到靠近細(xì)胞核的酸性核內(nèi)體中.其中，核酸適體在ApDC內(nèi)吞方式中發(fā)揮關(guān)鍵作用，為ApDC在癌癥靶向治療提供了基礎(chǔ)支撐.

5 核酸適體-納米材料復(fù)合探針在癌癥治療中的應(yīng)用

納米材料主要分為無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料，如二氧化錳納米材料、有機(jī)金屬框架納米材料及貴金屬納米材料等.納米尺度賦予材料高活性、大比表面積和超小的尺寸等優(yōu)勢(shì)，從而克服了傳統(tǒng)材料的限制，被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其是癌癥治療新方法的開(kāi)發(fā).由于實(shí)體瘤獨(dú)特的血管脈絡(luò)系統(tǒng)的高通透性和滯留效應(yīng)（EPR），納米材料能夠非特異性地聚集在癌組織.但EPR效應(yīng)的被動(dòng)靶向效率較低，需要靶向分子的進(jìn)一步修飾［104～106］，使納米材料錨定在腫瘤微環(huán)境、細(xì)胞膜表面、細(xì)胞內(nèi)溶酶體和核酸受體位點(diǎn)等部位.

5.1 傳統(tǒng)無(wú)機(jī)材料作為載體

傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)納米材料主要包括磁性納米材料、貴金屬納米材料、碳材料、介孔硅材料和有機(jī)金屬框架等.它們具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性，通常具有熒光成像、光熱成像和拉曼成像的能力，在光動(dòng)力學(xué)治療、化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療和光熱治療等方向被廣泛應(yīng)用.其中，介孔硅材料因具有腫瘤微環(huán)境響應(yīng)開(kāi)關(guān)的性質(zhì)，常被用于實(shí)現(xiàn)藥物可控釋放的載體.金納米顆粒作為最常見(jiàn)的無(wú)機(jī)納米材料，具有高穩(wěn)定性和良好的生物相容性.Chen等［107］合成了一種內(nèi)層為金納米棒，外層為穩(wěn)定的熒光碳層的高生物相容性的核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，通過(guò)核酸適體AS1411的靶向修飾和化療藥物的裝載，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤細(xì)胞的成像與治療.Li等［108］將卟啉有機(jī)金屬框架作為載體，解決了光動(dòng)力治療中光敏劑水溶性差和因團(tuán)聚引起的自猝等問(wèn)題.核酸適體通過(guò)磷酸末端標(biāo)記在Zr有機(jī)金屬框架（Zr-MOF）表面，進(jìn)一步提高其靶向能力，實(shí)現(xiàn)了有效的生物成像和光動(dòng)力治療（圖7）.

腫瘤響應(yīng)型材料能在腫瘤處可控釋藥，降低化療藥物的副作用.將阿霉素（DOX）封裝在介孔硅中，用多酚包覆后修飾上Sgc-8核酸適體，合成了響應(yīng)型材料，其可在正常生理狀態(tài)下可穩(wěn)定存在，在腫瘤弱酸性微環(huán)境和腫瘤細(xì)胞內(nèi)GSH高濃度時(shí)可以降解，進(jìn)而釋放藥物引起腫瘤細(xì)胞的凋亡.該靶向釋藥的藥物遞送系統(tǒng)具有易合成修飾、生物相容性好及可實(shí)現(xiàn)藥物在外部刺激后的可控釋放等優(yōu)點(diǎn)，在腫瘤治療中有較好的前景［109］.

Fig.7 Illustration of phosphate-terminal DNA aptamer conjugation to a Zr-MOF nanoparticle quencher for target-induced imaging and photodynamic therapy[108]

5.2 有機(jī)納米材料作為載體

雖然無(wú)機(jī)納米材料有良好的治療效果，但其在生物體內(nèi)循環(huán)可能對(duì)腫瘤細(xì)胞遷移和轉(zhuǎn)移造成影響［110，111］.而有機(jī)納米材料，如囊泡，可以顯著降低由材料引起的不必要的炎癥，具有更好的生物相容性.外泌體作為細(xì)胞與細(xì)胞之間信息傳遞的天然囊泡，被應(yīng)用于藥物診斷和治療中.Qiu等［112］利用二?；|(zhì)-核酸適體功能化的外泌體實(shí)現(xiàn)了對(duì)特定細(xì)胞的藥物投遞并對(duì)其內(nèi)吞機(jī)理進(jìn)行了探究，提供了新型、有前景的抗腫瘤藥物遞送平臺(tái).

光響應(yīng)的納米材料作為一種理想載體可以實(shí)現(xiàn)藥物的精準(zhǔn)傳遞.然而，由于存在缺乏靶向、固有毒性和藥代動(dòng)力過(guò)于緩慢等問(wèn)題，限制了其在臨床領(lǐng)域的應(yīng)用.Tan等［113］將核酸適體與光響應(yīng)聚合物結(jié)合，通過(guò)自組裝形成具有主動(dòng)靶向能力的納米顆粒，在紫外光照射后這些顆?？梢钥焖俳饩?，從而實(shí)現(xiàn)藥物的可控釋放.體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明該納米材料可以選擇性殺死癌細(xì)胞.

藥物前藥可以作為疏水部分，協(xié)助其形成納米囊泡［114］（圖8）可以智能化解決現(xiàn)階段化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療（通過(guò)把內(nèi)源性的過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化成自由基，打破腫瘤微環(huán)境中的自由基平衡從而有效的抗擊癌癥）中存在的對(duì)酸性環(huán)境的過(guò)于依賴、微環(huán)境中過(guò)氧化氫不足及腫瘤細(xì)胞內(nèi)還原性物質(zhì)如谷胱甘肽偏高等問(wèn)題.這種新型的納米材料利用生物正交反應(yīng)產(chǎn)生自由基，體外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)初步證明通過(guò)合理化設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)該目的.

Fig.8 Schematic illustration of bioorthogonal ApPdC micelles for self-circulation and in-situ amplified generation of toxic free radical in cancer cells[114]

6 總結(jié)與展望

本文介紹了核酸適體作為一類具有靶向特定生物標(biāo)志物的功能核酸材料在癌癥的診斷與治療領(lǐng)域中的相關(guān)研究進(jìn)展.（1）核酸適體作為治療藥物，已對(duì)其治療效果和生物毒性開(kāi)展了相關(guān)的臨床研究.（2）核酸適體作為捕獲分子，通過(guò)進(jìn)一步修飾影像分子，實(shí)現(xiàn)了腫瘤分子探針的構(gòu)建，提高了復(fù)雜體系下腫瘤標(biāo)志物的篩查能力，為搭建早期篩查平臺(tái)提供可能.（3）利用核酸適體作為靶向分子，提高藥物和納米材料的主動(dòng)靶向能力，降低了藥物的毒副作用和納米材料對(duì)正常器官的損傷.

盡管核酸適體作為治療劑或靶標(biāo)分子，為癌癥的早期篩查或相關(guān)治療提供了巨大的幫助.但隨著研究的深入，實(shí)現(xiàn)核酸適體真正的臨床轉(zhuǎn)化仍面臨許多挑戰(zhàn)：（1）利用技術(shù)層面，可進(jìn)一步優(yōu)化篩選方式，獲得更高效的核酸適體.（2）在生理?xiàng)l件下抵抗酶切反應(yīng)，保持其生物活性；延長(zhǎng)藥代動(dòng)力學(xué)的半衰期；增強(qiáng)磷脂雙分子層跨域，到達(dá)細(xì)胞內(nèi)部與轉(zhuǎn)錄因子等生物分子作用.（3）核酸適體-藥物偶聯(lián)物的生物特性和安全性需要進(jìn)一步深入研究.（4）活體實(shí)驗(yàn)中，核酸適體作為靶向分子如何進(jìn)一步提升納米顆粒主動(dòng)靶向的能力，避免大量的納米材料在正常器官中富集.（5）如何利用核酸適體構(gòu)建不同的智能化診療平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)癌癥治療效果的最大化.我們希望技術(shù)的革新、材料的發(fā)展和機(jī)理的完善能使這些問(wèn)題得到充分的解決，使基于核酸適體的診療體系為癌癥患者帶來(lái)福音.