納米粒子在甲狀腺癌靶向治療中的應(yīng)用

王琳萍 張 波

甲狀腺癌(thyroid cancer, TC)是最常見的內(nèi)分泌癌，占新增癌癥病例的3%。根據(jù)GLOBOCAN 2020數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，全球每年新增TC病例約58.2萬例，其中我國(guó)占比為34%。

甲狀腺濾泡上皮腫瘤包括分化型甲狀腺癌(differentiated thyroid cancer，DTC)和甲狀腺未分化癌(anaplastic thyroid cancer，ATC)。DTC包括甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroid cancer, PTC)、甲狀腺濾泡狀癌(follicular thyroid cancer, FTC)和嗜酸細(xì)胞癌(Hürthle cell cancer, HCC)。由于DTC在一定程度上保留了甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞的功能，如鈉碘轉(zhuǎn)運(yùn)體(sodium iodide symporter, NIS)的表達(dá)及攝碘、依賴于促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone, TSH)生長(zhǎng)的方式等，使得放射性碘131(I)治療及TSH抑制治療對(duì)其具有重要作用。大多數(shù)DTC預(yù)后較好，但有30%存在局部復(fù)發(fā)，約30%轉(zhuǎn)變?yōu)榈怆y治性TC，10年生存率低至10%。ATC通常在轉(zhuǎn)移后被診斷，傳統(tǒng)的治療方法對(duì)其無效，靶向藥物又具有明顯不良反應(yīng)，是最難治愈的癌癥之一。根據(jù)美國(guó)甲狀腺協(xié)會(huì)一項(xiàng)研究數(shù)據(jù)，20%的ATC患者由低分化PTC進(jìn)展而來，低分化PTC是ATC的一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素。甲狀腺髓樣癌(medullary thyroid cancer, MTC)是甲狀腺濾泡旁細(xì)胞來源的惡性腫瘤。MTC的預(yù)后較差，早期即可轉(zhuǎn)移至淋巴結(jié)，需進(jìn)行較大范圍的手術(shù)。

納米粒子(nanoparticles, NPs)一般指直徑為1～100nm的超細(xì)粒子，又稱超微粒子。納米粒子直徑小、比表面積大、對(duì)周圍環(huán)境敏感等特性使其能夠在腫瘤成像和治療中發(fā)揮靶向作用。NPs在體內(nèi)發(fā)揮作用的主要機(jī)制分為被動(dòng)和主動(dòng)靶向作用。通常認(rèn)為直徑<700nm的NPs可以通過高通透性及滯留效應(yīng)進(jìn)入到腫瘤組織周圍，此即被動(dòng)靶向。而主動(dòng)靶向則是通過共價(jià)或非共價(jià)連接方法將特異性配體或抗體結(jié)合在NPs表面，注入體內(nèi)后通過抗原-抗體或配體-受體反應(yīng)結(jié)合從而在靶點(diǎn)聚集，且其結(jié)合效果和特異性明顯優(yōu)于被動(dòng)靶向作用。目前已用NPs在各種實(shí)體器官腫瘤(如肝臟、胰腺、乳腺等)進(jìn)行了一系列臨床試驗(yàn)，并取得了較好的療效。

一、無機(jī)納米粒子在TC靶向治療中的應(yīng)用

無機(jī)NPs包括碳、二氧化硅及金NPs等，具有良好的組織相容性、生物穩(wěn)定性及較高的反應(yīng)活性，可用于多模態(tài)成像，實(shí)現(xiàn)診療一體化。

1.碳NPs：納米碳示蹤技術(shù)臨床上已經(jīng)廣泛應(yīng)用于甲狀腺手術(shù)。據(jù)報(bào)道，高達(dá)37%的甲狀腺切除術(shù)后出現(xiàn)短暫或永久性甲狀腺功能減退。直徑為150nm的碳NPs可進(jìn)入淋巴管，而不進(jìn)入血管，并被輸送到區(qū)域淋巴結(jié)。在甲狀腺手術(shù)期間，甲狀腺腺體內(nèi)注射碳NPs有助于區(qū)分淋巴結(jié)和甲狀旁腺，并降低因甲狀旁腺切除或血液供應(yīng)受損引起的甲狀旁腺功能減退的發(fā)生率。一項(xiàng)比較研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)前腺體內(nèi)給藥能更好地保護(hù)甲狀旁腺。當(dāng)用于內(nèi)鏡下TC手術(shù)時(shí)，使用碳NPs進(jìn)行干預(yù)的平均淋巴結(jié)切除數(shù)較高，甲狀旁腺意外切除的發(fā)生率較低，但甲狀旁腺功能減退的發(fā)生率沒有顯著差異。有研究猜測(cè)甲狀旁腺可能具有代償組織損傷的潛力。

基于生物素-親和素系統(tǒng)、有稀疏金涂層的羧基功能化的碳納米管是熱消融TC的一種選擇。用重組TSH、純化人TSH或抗TSH抗體對(duì)該粒子進(jìn)行聚乙二醇化和功能化。經(jīng)532nm功率激光照射后，在小鼠神經(jīng)母細(xì)胞瘤運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元細(xì)胞中(BCPAP細(xì)胞為TSH受體陽(yáng)性，NSC-34細(xì)胞為TSH受體陰性)測(cè)定粒子的細(xì)胞毒性。只有BCPAP細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)，而用重組TSH包被的粒子顯示出最高的功效。

單獨(dú)的碳NPs、與吲哚菁綠染料結(jié)合的碳NPs以及抗甲狀腺球蛋白抗體功能化的熒光聚苯乙烯粒子可作為淋巴結(jié)定位示蹤劑使用，多項(xiàng)研究正在評(píng)估這些粒子改善TC的外科治療的作用。

2.含金屬的NPs：含有TCP-1亞單位3的分子伴侶蛋白促使低分化PTC細(xì)胞中蛋白質(zhì)折疊、細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。金NPs可下調(diào)分子伴侶蛋白，促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡。西妥昔單抗是一種靶向表達(dá)EGFR的腫瘤(例如ATC)的單克隆抗體。在由西妥昔單抗功能化的納米組裝體中，脂質(zhì)殼包裹金NPs和全氟己烷，低強(qiáng)度聚焦超聲(low-intensity focused ultrasound, LIFU)可以通過觸發(fā)納米載體釋放化療藥物來提高療效。靶向腫瘤壞死因子-α的聚乙二醇化金NPs，可通過遞送紫杉醇前藥CYT-21625減輕轉(zhuǎn)移性FTC-133和8505C異種移植小鼠的腫瘤負(fù)荷。用ATC特異性配體功能化透明質(zhì)酸和油酸包裹的金NPs，通過吸收近紅外輻射并轉(zhuǎn)化為熱能后，其對(duì)人ATC細(xì)胞(8505C)的細(xì)胞毒性大于對(duì)HaCaT角質(zhì)形成細(xì)胞的細(xì)胞毒性。

3.介孔二氧化硅納米粒子：介孔二氧化硅納米粒子(mesoporous silica nanoparticles，MSN)具有優(yōu)異的物理化學(xué)穩(wěn)定性、高比表面積、良好的表面滲透性、化學(xué)改性表面和無毒性等優(yōu)勢(shì)，是一種良好的藥物遞送載體。

載阿霉素且TSH功能化的MSN可在體外靶向甲狀腺細(xì)胞。該粒子含不耐酸連接物，在酸性腫瘤環(huán)境中會(huì)釋放阿霉素，繼而誘導(dǎo)人FTC-133細(xì)胞凋亡，并減緩裸鼠移植瘤的生長(zhǎng)。以TSH為靶點(diǎn)可提高抗腫瘤效果，但不影響作為心臟毒性指標(biāo)的肌酸激酶的水平。與游離藥物比較，這些粒子經(jīng)靜脈注射既能抑制腫瘤生長(zhǎng)，又能預(yù)防心臟毒性。

血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體2(vascular endothelial growth factor receptor 2, VEGFR 2)在癌前病變轉(zhuǎn)化為惡性腫瘤的過程中起關(guān)鍵作用。靶向VEGFR2且負(fù)載坦螺旋霉素(熱休克蛋白90抑制劑)和mTOR抑制劑(Torin 2)的MSN，可有效抑制人ATC細(xì)胞的生長(zhǎng)，并且不損害正常細(xì)胞。這可以作為治療無法手術(shù)的原發(fā)性腫瘤的一種選擇。

包被轉(zhuǎn)鐵蛋白、負(fù)載索拉非尼的MSN可誘導(dǎo)耐放射性碘的TCP-1和BCPAP細(xì)胞(在亞致死I濃度下培養(yǎng)數(shù)代)的凋亡。包被轉(zhuǎn)鐵蛋白的NPs在下調(diào)MAPK通路方面的作用勝于非靶向NPs。

4.其他無機(jī)材料：阿霉素與納米粒結(jié)合，可減少其不可逆的心臟毒性和可逆的腎毒性。除聚乙二醇化(多柔比星，Lipodox)和非聚乙二醇化(Myocet)脂質(zhì)體是首選載體外，高嶺石納米黏土也同樣適用，相比游離藥物，它對(duì)TPC-1細(xì)胞更具細(xì)胞毒性。以碘化鉀為基質(zhì)的NIS涂層可用于靶向，負(fù)載阿霉素的高嶺土甲醇納米粒瘤內(nèi)注射后，可被動(dòng)靶向小型豬PTC細(xì)胞 (TPC-1) 中的NIS。當(dāng)靜脈注射給喂食無碘飲食的兔子時(shí)，NPs可主動(dòng)靶向腫瘤組織。這種方法適合治療表達(dá)NIS的TC。

二、有機(jī)納米粒子在TC靶向治療中的應(yīng)用

1.脂質(zhì)NPs：脂質(zhì)體具有良好包封能力和較好的生物相容性，可延長(zhǎng)藥物在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，是最成熟的納米載體之一。此外，它能夠針對(duì)不同的靶向分子進(jìn)行相應(yīng)的功能化修飾。在3種人TC細(xì)胞系(PTC-1、BCPAP和FRO)中，與游離藥物比較，負(fù)載全反式維甲酸的脂質(zhì)體顯示出更高的抗增殖功效。在人類ATC細(xì)胞(8505C和BHT-101)以及永生化濾泡上皮細(xì)胞(cNthyori 3-1)中測(cè)試載microRNA-34b-5p的聚乙二醇化脂質(zhì)顆粒，miR-34b在體外抑制癌細(xì)胞增殖、遷移和血管生成；靜脈注射到裸鼠體內(nèi)后，BHT-101異種移植瘤體積減小。

2.聚合物NPs：以具有多于 4 個(gè)碳原子的全氟烷液體作為內(nèi)核的NPs，主要為聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)等。優(yōu)點(diǎn)是粒徑均一、穿透性和穩(wěn)定性強(qiáng)。靜脈注射聚乙二醇化PLGA納米粒，可將索拉非尼和作為促分化藥物的全反式維甲酸遞送至FTC133細(xì)胞及其異種移植物中，其產(chǎn)生的毒性低于游離索拉非尼，而NIS和甲狀腺球蛋白表達(dá)增加則表明癌細(xì)胞再分化。白藜蘆醇是一種多酚有機(jī)化合物，可誘導(dǎo)ATC細(xì)胞分化和凋亡。然而，它在循環(huán)十分不穩(wěn)定。將其包裹入包被納米肽PEP-1的聚乙二醇化聚己內(nèi)酯顆粒中以靶向在ATC細(xì)胞(THJ-16T)上過度表達(dá)的IL-13受體α2時(shí)，白藜蘆醇的治療效果和阿霉素相似。

將端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶siRNA封裝在殼聚糖修飾的PLGA納米粒中，可避免藥物在團(tuán)注時(shí)釋放。在重度聯(lián)合免疫缺陷小鼠中，NPs抑制ATC細(xì)胞(8505C和CAL-62)及其異種移植瘤的生長(zhǎng)，而無全身毒性，且端粒長(zhǎng)度不受治療影響。

3.其他有機(jī)材料：納米泡是充滿氣體的微小空腔，通常大于用于靶向遞送的NPs，具有獨(dú)特的物理特性。吉西他濱加亞油酸自組裝成納米泡，可誘導(dǎo)FTC(FTC133)細(xì)胞和PTC(BCPAP)細(xì)胞凋亡。載有阿霉素的以全氟戊烷為核心的乙二醇?xì)ぞ厶羌{米泡增強(qiáng)了對(duì)ATC衍生的CAL-62細(xì)胞的細(xì)胞毒性。應(yīng)用體外沖擊波誘導(dǎo)阿霉素釋放，與游離藥物比較，人ATC異種移植瘤體積變得更小、阿霉素蓄積更多，且未觀察到心臟毒性。

有機(jī)MSN是一種含有有機(jī)基團(tuán)的二氧化硅，可產(chǎn)生介孔性。用牛血清白蛋白包被MSN可穩(wěn)定I的載量，并可誘導(dǎo)ATC細(xì)胞攝取I。構(gòu)建I標(biāo)記抗VEGFR 2的靶向性納米載體，可有效抑制ATC的腫瘤生長(zhǎng)，延長(zhǎng)荷瘤裸鼠生存期，在ATC的治療和預(yù)后評(píng)估中有良好的應(yīng)用前景。

無機(jī)和有機(jī)NPs具有各自的優(yōu)勢(shì)和局限性。可重復(fù)的大規(guī)模合成對(duì)所有基于NPs的治療都是一個(gè)挑戰(zhàn)。無機(jī)NPs(金NPs和MSN等)適用于常規(guī)藥物和蛋白質(zhì)的遞送。金NPs可以聯(lián)合使用其他技術(shù)(例如光熱療法)，但也可能在體內(nèi)蓄積導(dǎo)致不良后果。有機(jī)NPs(脂質(zhì)體和聚合物納米粒等)用于常規(guī)藥物、再分化化合物和siRNA的遞送。脂質(zhì)納米粒降解速度快，并可從體內(nèi)清除。提供了裝載多種有效載荷的可能性，但使用其他抗腫瘤策略的選擇更加有限。另外，靶向策略的選擇一般從兩方面考慮：癌癥治療的一般原則(pH依賴性、轉(zhuǎn)鐵蛋白或VEGF受體的過度表達(dá))和更具TC特異性的靶點(diǎn)(如TSH受體)。后一種策略的缺點(diǎn)是去分化TC通常不再表達(dá)TSH受體。

三、展 望

NPs使顯像劑和治療分子結(jié)合起來，NPs在診療中的未來與特異性TC腫瘤標(biāo)志物的可用性密切相關(guān)。如果識(shí)別出這些標(biāo)志，就有可能優(yōu)化它們的檢測(cè)。通過使用患者特異性蛋白電暈來識(shí)別新標(biāo)志物有望成為改善TC診療的有效工具。NPs通過主動(dòng)和被動(dòng)靶向?qū)崿F(xiàn)TC精準(zhǔn)診療，還可以通過更敏感的傳感器技術(shù)(例如BRAF V600E突變?cè)诔上裰械氖褂?改善TC的診療。

DTC的治療以外科治療為主，輔以術(shù)后內(nèi)分泌治療或放射性核素治療，某些情況下需輔以放射治療、靶向治療。而去分化TC的再分化治療可通過改善視黃酸在TC細(xì)胞中的輸送實(shí)現(xiàn)。另外，多藥化療的抗腫瘤活性往往高于單獨(dú)的一種治療方法，聯(lián)合療法已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì)。

盡管動(dòng)物研究的結(jié)果令人鼓舞，它們?cè)陬A(yù)測(cè)人類療效方面的價(jià)值受制于模型的固有局限性。研究者正積極尋找方法，例如，通過向甲狀腺內(nèi)注射適量細(xì)胞(例如8505C)產(chǎn)生原位腫瘤模擬轉(zhuǎn)移性疾病。目前，除了用于外科手術(shù)的碳納米粒子外，為TC開發(fā)的納米粒子多處于臨床前測(cè)試階段。但毋庸置疑的是，基于NPs的藥物遞送為TC的有效治療開辟了新的途徑，越來越多的納米粒子將逐步進(jìn)入臨床應(yīng)用，在提高TC診療特異性方面發(fā)揮重要作用。