基于siRNA經(jīng)皮給藥系統(tǒng)用于皮膚疾病治療的研究進展*

任會紅，張瑜娟，閔衛(wèi)平，

(南昌大學1.藥學院；2.基礎(chǔ)醫(yī)學院免疫學教研室；3.免疫與生物治療研究所；4.江西省免疫與生物治療重點實驗室，南昌 330006)

小干擾RNA(small interfering RNA，siRNA)是一類長度為20～25個核苷酸的RNA分子，通過RNA干擾(RNA interference，RNAi)的方式調(diào)節(jié)基因表達，使靶信使RNA進行特異性沉默，從而實現(xiàn)基因治療的目的[1]。皮膚作為人體的最大器官，是siRNA最易到達的靶器官，臨床試驗報告以細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原 -4[2]和程序性細胞死亡-1[3]為靶點的siRNA抑制劑可用于皮膚黑色素瘤患者的臨床治療，為皮膚相關(guān)疾病的臨床治療提供了新的研究方向。

經(jīng)皮給藥系統(tǒng)(transdermal drug delivery systems，TDDs)是藥物透過皮膚，經(jīng)毛細血管吸收進入人體血液循環(huán)，產(chǎn)生局部或全身治療作用，實現(xiàn)預防或治療疾病的給藥途徑[4]。經(jīng)皮給藥作為新穎的給藥方式，具有局部靶向性好，患者依從性高，給藥可控可持續(xù)且無肝臟首關(guān)效應等優(yōu)勢，使得siRNA經(jīng)皮給藥系統(tǒng)成為皮膚疾病治療研究的熱點[5]。然而，由于siRNA具有強親水性和電負性，易被核酸酶降解及難以突破皮膚角質(zhì)層屏障作用等缺陷，限制了其應用。雖然皮內(nèi)注射為siRNA的應用提供了有效的給藥途徑，然而由于劇烈的疼痛感、有限的給藥點和給藥次數(shù)，使其應用仍受到極大的限制[6]。

近年來，納米粒(nanoparticles，NPs)由于具有合適的粒徑、良好的生物相容性、可控的藥物釋放性以及較低的細胞毒性等優(yōu)點，成為遞送siRNA經(jīng)皮給藥的有效載體[7]。筆者對納米載體攜載siRNA在皮膚疾病治療中的應用進行綜述，以期為皮膚疾病治療提供更安全、有效、實用的給藥手段。

1 siRNA經(jīng)皮給藥的新型納米載體

1.1脂質(zhì)納米粒(lipid nanoparticles，LNPs) LNPs由于其粘附于皮膚上形成單層疏水膜，進而引起閉合效應，可防止水分流失、角質(zhì)細胞堆積減少和角質(zhì)細胞間隙擴大，從而促進siRNA的吸收和皮膚滲透，現(xiàn)已被廣泛用于基因藥物、抗腫瘤藥物、蛋白質(zhì)和多肽等藥物的經(jīng)皮遞送載體[8]。為增強LNPs攜載 siRNA 的經(jīng)皮遞送，BOAKYE等[9]利用新型吡咯烷脂質(zhì)制備陽離子脂質(zhì)納米粒載體，負載厄洛替尼和白細胞介素(IL)36α siRNA局部用于C57BL/6小鼠銀屑病樣斑塊的治療，能明顯增加厄洛替尼的皮膚保留率和IL36α siRNA的皮膚滲透率。TRAN等[10]利用新型陽離子脂質(zhì)納米粒裝載靶向V600EBRAF和Akt3基因的siRNA，將其局部用于裸鼠黑色素瘤模型中，結(jié)果顯示siRNA可被有效遞送到皮膚病變的黑色素瘤細胞中，降低V600EBRAF和Akt3基因的表達，進而為靶向抑制早期或侵襲性皮膚黑色素瘤提供了有效途徑。

1.2介孔二氧化硅納米粒(mesoporous silica nano-particles，MSNs) MSNs不僅具有較大的比表面積、較高的孔隙率及可調(diào)的孔徑結(jié)構(gòu)等特點，還可以通過表面修飾或包覆功能性物質(zhì)，實現(xiàn)對腫瘤細胞的靶向性，并且其穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)可以保護和遞送核酸分子，以達到基因治療的目的。因此，被認為是遞送核酸分子、蛋白質(zhì)、化療藥物的優(yōu)良載體[11]。MORRY等[12]用聚乙烯亞胺和聚乙二醇對MSNs進行表面修飾后，作為靶向熱休克蛋白47(heat shock proteins 47，HSP47) siRNA的遞送載體；其帶正電荷的聚乙烯亞胺中和了siRNA的負電荷，增強了siRNA的穩(wěn)定性，聚乙二醇層保護siRNA免被核酸酶降解；體外纖維化模型研究中，MSNs有效地遞送了靶向HSP47的siRNA；通過小鼠硬皮病模型進行體內(nèi)評價，顯示給予HSP47 siRNA納米粒治療后能有效地將HSP47在皮膚中的表達降低到正常水平，進而增強皮膚抗纖維化作用。LIN等[13]利用細胞可裂解的陽離子聚合物表面功能化的MSNs作為遞送siRNA的載體，并進行了體內(nèi)外評價，結(jié)果顯示功能化的MSNs具有較高的正電荷，對siRNA具有良好的結(jié)合能力，并增強了siRNA的細胞攝取率。

1.3聚合物納米粒(polymeric nanoparticles，PNs) PNs可與帶負電荷的siRNA通過靜電結(jié)合而自發(fā)形成siRNA-聚合物復合物，極大降低了siRNA表面的負電荷，提高了其穩(wěn)定性；同時聚合物本身對siRNA的保護和屏障作用，減少了siRNA的降解和細胞毒性，因此成為一種被廣泛用于siRNA遞送的新型藥物載體[14-15]。CUN等[16]通過雙重乳液溶劑蒸發(fā)法制備載有siRNA的乳酸-乙醇酸聚合物納米粒，不僅具有良好生物相容性和可降解性，而且極大增加了siRNA在乳酸-乙醇酸納米粒子中的負載率和包封率。DESAI等[17]合成了一種具有環(huán)狀吡咯烷頭部基團和聚乳酸-乙醇酸陽離子兩親性基團的新型可生物降解的脂質(zhì)聚合物納米載體(CyLiPn)，攜載腫瘤壞死因子α(TNF-α)siRNA用于治療慢性皮膚炎癥疾?。恍∈篌w內(nèi)的生物分布研究顯示CyLiPn可有效地將TNF-α siRNA遞送到深層真皮環(huán)境中；由咪喹莫特誘導的銀屑病斑塊樣模型治療結(jié)果顯示，攜帶TNF-α siRNA的CyLiPn能夠顯著降低TNF-α、核因子(NF)-κB、IL-17、IL-23和Ki-67基因的表達。

1.4金納米粒(Au nanoparticles，AuNPs) AuNPs由于具有獨特的光學特性、良好的生物惰性、局部表面等離子共振效應以及高效的光熱轉(zhuǎn)換能力等特點，已被用于多種藥物及核酸分子的遞送載體[18]。有研究[19]表明將AuNPs良好的等離子體特性與RNAi途徑相結(jié)合，通過對AuNPs進行功能化修飾后，在近紅外激光照射下，可使siRNA在特定部位通過熱等離子體機制以可控方式釋放。由于AuNPs本身具有相對惰性及近紅外激光在生物組織中具有較大的穿透能力，被認為是遞送siRNA的理想載體。ZHANG等[20]開發(fā)了一種新型功能化金納米載體FA-AuNRs，用于介導siRNA靶向沉默腫瘤BRAF突變基因，再聯(lián)合光熱效應用于治療黑色素瘤；體內(nèi)外實驗表明， FA-AuNRs對BRAF siRNA具有較高的裝載率，并且提高其在血清中的穩(wěn)定性，增強了對皮膚的滲透性，對C57BL/6小鼠黑色素瘤樣模型進行治療后， 顯著抑制了BRAF基因的表達和黑色素瘤的生長。

2 納米載體聯(lián)合其他途徑協(xié)同增強siRNA的經(jīng)皮給藥

2.1聯(lián)合細胞穿透肽(cell penetrating peptides，CPPs) CPPs具有顯著的跨膜轉(zhuǎn)導能力，可有效轉(zhuǎn)運如siRNA、核酸和蛋白質(zhì)等多種生物活性分子穿透細胞膜進入細胞內(nèi)，保證活性分子正常發(fā)揮作用且不產(chǎn)生毒性反應[21]。因此，納米載體聯(lián)合CPPs可提高納米載體的細胞攝取和跨膜轉(zhuǎn)導能力，增強siRNA在經(jīng)皮給藥中的遞送效果。寡聚精氨酸(R8)和反式激活轉(zhuǎn)錄蛋白(transactivative transcription protein，TAT)多肽是一類高正電荷的陽離子型CPPs，可與負電荷的siRNA通過靜電作用相互絡(luò)合。RUAN等[22]開發(fā)了一種基于細胞穿透肽R8納米復合物的BRAF siRNA給藥系統(tǒng)，用于局部靶向治療黑色素瘤；體內(nèi)外實驗表明，R8/BRAF siRNA納米復合物能夠顯著增強BRAF siRNA的轉(zhuǎn)染效率，降低BRAF基因的表達，誘導腫瘤細胞凋亡，抑制黑色素瘤的生長。PETRILLI等[23]以細胞穿透肽TAT功能化的新型液晶納米分散體為載體，負載TNF-α siRNA局部用于化學誘導的炎癥動物模型中；體內(nèi)外研究表明，經(jīng)TAT修飾后，提高了納米粒的細胞轉(zhuǎn)染效率和吸收效率，并且提高了siRNA的皮膚滲透率，顯著抑制促炎細胞因子TNF-α的表達。

2.2聯(lián)合離子導入(iontophoresis，IP) FUKUTA等[24]研究表明，親水性大分子(如siRNA和納米顆粒)在弱電流[0.3～0.5 mA·(cm2)-1]下通過IP經(jīng)皮滲透到皮膚中，在皮膚組織內(nèi)傳遞并隨后發(fā)揮其功能。IP[0.4 mA·(cm2)-1]給藥后，異硫氰酸熒光素標記的IgG抗體在皮膚內(nèi)廣泛可見，并從表皮層延伸至真皮層。在咪喹莫特誘導的銀屑病模型大鼠中，抗體也通過IP傳遞到炎癥的皮膚組織中。LABALA等[25-26]用殼聚糖包裹的AuNPs負載STAT3 siRNA，在IP作用下，以B16-F10小鼠黑色素瘤細胞為模型進行體外研究；結(jié)果表明IP增強了負載siRNA的AuNPs的皮膚滲透性，黑色素瘤細胞通過內(nèi)吞機制迅速攝取負載STAT3 siRNA的AuNPs-CS納米載體，抑制STAT3蛋白的過度表達；以黑色素瘤荷瘤小鼠為模型進行體內(nèi)研究，使用0.5 mA·(cm2)-1弱電流通過IP局部給藥后，顯示腫瘤體積百分比和腫瘤質(zhì)量顯著減小，STAT3蛋白表達顯著降低。

2.3聯(lián)合微針 大量研究證實，微針介導納米顆粒的經(jīng)皮給藥可顯著增加皮膚對NPs的通透性。KUMAR等[27]評估了經(jīng)微針預處理后，在體內(nèi)外促進納米粒皮膚滲透的效果及微生物感染的潛在風險；研究表明用微針對小鼠皮膚進行預處理，使粒徑230 nm的固體脂質(zhì)納米粒在其表面與卵清蛋白結(jié)合，可實現(xiàn)皮膚滲透并誘導抗卵清蛋白抗體反應，且在允許納米顆粒滲透的同時降低了細菌和病毒的滲透。WANG等[28]建立了一種包含透明質(zhì)酸基質(zhì)和MSNs包覆的納米粒包埋微針體系，利用MSNs殼加載靶向轉(zhuǎn)化生長因子β1型受體的siRNA并對其進行保護，微針體系被植入皮膚后，溶解并釋放納米粒，通過皮膚組織擴散后，被真皮層的成纖維細胞吸收內(nèi)化，釋放siRNA抑制結(jié)締組織生長因子mRNA的表達，進而抑制成纖維細胞的過度增殖和膠原的過度生產(chǎn)，阻止瘢痕異常發(fā)育。

3 納米載體攜載siRNA在皮膚疾病中的應用前景

皮膚疾病的種類繁多，發(fā)病機制復雜，治療效果和預后均不理想。一些皮膚炎癥如銀屑病或特應性皮炎的發(fā)生發(fā)展過程涉及多種促炎細胞因子和趨化因子的影響；致死率較高的皮膚癌如黑色素瘤或鱗狀細胞癌的發(fā)病過程中，某些特定基因會高度表達或發(fā)生基因突變，進而引起病癥惡化。而siRNA作為有效的生物標記物和治療靶點，在皮膚局部給藥后，可以直接調(diào)節(jié)皮膚中的靶細胞，發(fā)揮治療作用。因此，siRNA經(jīng)皮給藥為皮膚疾病的臨床研究提供了新的方向。

siRNA經(jīng)皮給藥的有效靶點包括：①BRAF是黑色素瘤中最常見的突變基因，該突變通過絲裂原激活蛋白激酶途徑激活下游信號，這為黑色素瘤的治療提供了一個有吸引力的靶點[29]。②林簡等[30]研究表明在人皮膚鱗狀細胞癌A431細胞中，siRNA干擾N-myc下游基因的表達，可以抑制磷酯酰肌醇3激酶/絲氨酸激酶信號通路轉(zhuǎn)導，進而抑制癌細胞生長，促進癌細胞凋亡，為皮膚鱗狀細胞癌治療提供了新的靶點。③LIO等[31]研究表明抑制皮膚鱗狀細胞癌異種移植小鼠腫瘤中TGFβR-1的表達，可降低腫瘤生長速度，因此TGFβR-1可作為RNAi治療皮膚鱗狀細胞癌的有效靶點。

但必須看到，攜載siRNA經(jīng)皮給藥系統(tǒng)用于皮膚疾病治療的研究中尚存在多個未解決的問題：一是需篩選最佳siRNA序列，進而保證其在靶向性沉默和疾病治療方面具有最佳效果。二是siRNA經(jīng)皮給藥的納米載體所涉及的長期安全性和可能產(chǎn)生的皮膚刺激及其他不良反應等問題，如在siRNA給藥的研究中，大多數(shù)臨床試驗是基于脂質(zhì)體納米粒，而其他納米粒載體MSNs、AuNPs或PNs仍存在生物相容性差和不可生物降解等問題。三是IP常伴有疼痛感，微針所導致的開放性傷口也容易引起皮膚病毒和細菌感染。所以，未來研究的重點仍是為不同類型的皮膚疾病患者提供有效且安全的siRNA經(jīng)皮給藥系統(tǒng)，以保證在有效給藥和安全性之間達到適當?shù)钠胶狻?/p>

4 結(jié)束語

RNAi作為一種新的基因敲除機制，可通過siRNA對皮膚疾病的特定靶基因進行特異性調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)基因治療的目的。此機制不僅具有較高的特異性，而且顯著降低了全身毒副作用，因此具有廣泛的臨床應用價值和潛力。而TDDS不僅在動物實驗中顯示改善了siRNA的生物利用度，而且可提高患者的依從性，為基于siRNA的皮膚疾病治療提供了一種安全的給藥系統(tǒng)。隨著對siRNA經(jīng)皮給藥納米載體的不斷深入研究，與納米載體介導的RNAi技術(shù)的逐漸完善和成熟，將會為皮膚疾病的治療提供更安全、更有效、更實用的載藥手段。