納米粒子在甲狀腺癌靶向治療中的應用

王琳萍 張 波

甲狀腺癌(thyroid cancer, TC)是最常見的內分泌癌，占新增癌癥病例的3%。根據GLOBOCAN 2020數據庫顯示，全球每年新增TC病例約58.2萬例，其中我國占比為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胞的功能，如鈉碘轉運體(sodium iodide symporter, NIS)的表達及攝碘、依賴于促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone, TSH)生長的方式等，使得放射性碘131(I)治療及TSH抑制治療對其具有重要作用。大多數DTC預后較好，但有30%存在局部復發(fā)，約30%轉變?yōu)榈怆y治性TC，10年生存率低至10%。ATC通常在轉移后被診斷，傳統(tǒng)的治療方法對其無效，靶向藥物又具有明顯不良反應，是最難治愈的癌癥之一。根據美國甲狀腺協(xié)會一項研究數據，20%的ATC患者由低分化PTC進展而來，低分化PTC是ATC的一個風險因素。甲狀腺髓樣癌(medullary thyroid cancer, MTC)是甲狀腺濾泡旁細胞來源的惡性腫瘤。MTC的預后較差，早期即可轉移至淋巴結，需進行較大范圍的手術。

納米粒子(nanoparticles, NPs)一般指直徑為1～100nm的超細粒子，又稱超微粒子。納米粒子直徑小、比表面積大、對周圍環(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在體內發(fā)揮作用的主要機制分為被動和主動靶向作用。通常認為直徑<700nm的NPs可以通過高通透性及滯留效應進入到腫瘤組織周圍，此即被動靶向。而主動靶向則是通過共價或非共價連接方法將特異性配體或抗體結合在NPs表面，注入體內后通過抗原-抗體或配體-受體反應結合從而在靶點聚集，且其結合效果和特異性明顯優(yōu)于被動靶向作用。目前已用NPs在各種實體器官腫瘤(如肝臟、胰腺、乳腺等)進行了一系列臨床試驗，并取得了較好的療效。

一、無機納米粒子在TC靶向治療中的應用

無機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)定性及較高的反應活性，可用于多模態(tài)成像，實現診療一體化。

1.碳NPs：納米碳示蹤技術臨床上已經廣泛應用于甲狀腺手術。據報道，高達37%的甲狀腺切除術后出現短暫或永久性甲狀腺功能減退。直徑為150nm的碳NPs可進入淋巴管，而不進入血管，并被輸送到區(qū)域淋巴結。在甲狀腺手術期間，甲狀腺腺體內注射碳NPs有助于區(qū)分淋巴結和甲狀旁腺，并降低因甲狀旁腺切除或血液供應受損引起的甲狀旁腺功能減退的發(fā)生率。一項比較研究發(fā)現，術前腺體內給藥能更好地保護甲狀旁腺。當用于內鏡下TC手術時，使用碳NPs進行干預的平均淋巴結切除數較高，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抗體對該粒子進行聚乙二醇化和功能化。經532nm功率激光照射后，在小鼠神經母細胞瘤運動神經元細胞中(BCPAP細胞為TSH受體陽性，NSC-34細胞為TSH受體陰性)測定粒子的細胞毒性。只有BCPAP細胞發(fā)生反應，而用重組TSH包被的粒子顯示出最高的功效。

單獨的碳NPs、與吲哚菁綠染料結合的碳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定位示蹤劑使用，多項研究正在評估這些粒子改善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細胞中蛋白質折疊、細胞增殖、遷移和侵襲。金NPs可下調分子伴侶蛋白，促進癌細胞凋亡。西妥昔單抗是一種靶向表達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，脂質殼包裹金NPs和全氟己烷，低強度聚焦超聲(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減輕轉移性FTC-133和8505C異種移植小鼠的腫瘤負荷。用ATC特異性配體功能化透明質酸和油酸包裹的金NPs，通過吸收近紅外輻射并轉化為熱能后，其對人ATC細胞(8505C)的細胞毒性大于對HaCaT角質形成細胞的細胞毒性。

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)異的物理化學穩(wěn)定性、高比表面積、良好的表面滲透性、化學改性表面和無毒性等優(yōu)勢，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胞。該粒子含不耐酸連接物，在酸性腫瘤環(huán)境中會釋放阿霉素，繼而誘導人FTC-133細胞凋亡，并減緩裸鼠移植瘤的生長。以TSH為靶點可提高抗腫瘤效果，但不影響作為心臟毒性指標的肌酸激酶的水平。與游離藥物比較，這些粒子經靜脈注射既能抑制腫瘤生長，又能預防心臟毒性。

血管內皮細胞生長因子受體2(vascular endothelial growth factor receptor 2, VEGFR 2)在癌前病變轉化為惡性腫瘤的過程中起關鍵作用。靶向VEGFR2且負載坦螺旋霉素(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細胞的生長，并且不損害正常細胞。這可以作為治療無法手術的原發(fā)性腫瘤的一種選擇。

包被轉鐵蛋白、負載索拉非尼的MSN可誘導耐放射性碘的TCP-1和BCPAP細胞(在亞致死I濃度下培養(yǎng)數代)的凋亡。包被轉鐵蛋白的NPs在下調MAPK通路方面的作用勝于非靶向NPs。

4.其他無機材料：阿霉素與納米粒結合，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TPC-1細胞更具細胞毒性。以碘化鉀為基質的NIS涂層可用于靶向，負載阿霉素的高嶺土甲醇納米粒瘤內注射后，可被動靶向小型豬PTC細胞 (TPC-1) 中的NIS。當靜脈注射給喂食無碘飲食的兔子時，NPs可主動靶向腫瘤組織。這種方法適合治療表達NIS的TC。

二、有機納米粒子在TC靶向治療中的應用

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

2.聚合物NPs：以具有多于 4 個碳原子的全氟烷液體作為內核的NPs，主要為聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)等。優(yōu)點是粒徑均一、穿透性和穩(wěn)定性強。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細胞及其異種移植物中，其產生的毒性低于游離索拉非尼，而NIS和甲狀腺球蛋白表達增加則表明癌細胞再分化。白藜蘆醇是一種多酚有機化合物，可誘導ATC細胞分化和凋亡。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酯顆粒中以靶向在ATC細胞(THJ-16T)上過度表達的IL-13受體α2時，白藜蘆醇的治療效果和阿霉素相似。

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

3.其他有機材料：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，具有獨特的物理特性。吉西他濱加亞油酸自組裝成納米泡，可誘導FTC(FTC133)細胞和PTC(BCPAP)細胞凋亡。載有阿霉素的以全氟戊烷為核心的乙二醇殼聚糖納米泡增強了對ATC衍生的CAL-62細胞的細胞毒性。應用體外沖擊波誘導阿霉素釋放，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MSN是一種含有有機基團的二氧化硅，可產生介孔性。用牛血清白蛋白包被MSN可穩(wěn)定I的載量，并可誘導ATC細胞攝取I。構建I標記抗VEGFR 2的靶向性納米載體，可有效抑制ATC的腫瘤生長，延長荷瘤裸鼠生存期，在ATC的治療和預后評估中有良好的應用前景。

無機和有機NPs具有各自的優(yōu)勢和局限性?？芍貜偷拇笠?guī)模合成對所有基于NPs的治療都是一個挑戰(zhàn)。無機NPs(金NPs和MSN等)適用于常規(guī)藥物和蛋白質的遞送。金NPs可以聯合使用其他技術(例如光熱療法)，但也可能在體內蓄積導致不良后果。有機NPs(脂質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。脂質納米粒降解速度快，并可從體內清除。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、轉鐵蛋白或VEGF受體的過度表達)和更具TC特異性的靶點(如TSH受體)。后一種策略的缺點是去分化TC通常不再表達TSH受體。

三、展 望

NPs使顯像劑和治療分子結合起來，NPs在診療中的未來與特異性TC腫瘤標志物的可用性密切相關。如果識別出這些標志，就有可能優(yōu)化它們的檢測。通過使用患者特異性蛋白電暈來識別新標志物有望成為改善TC診療的有效工具。NPs通過主動和被動靶向實現TC精準診療，還可以通過更敏感的傳感器技術(例如BRAF V600E突變在成像中的使用)改善TC的診療。

DTC的治療以外科治療為主，輔以術后內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細胞中的輸送實現。另外，多藥化療的抗腫瘤活性往往高于單獨的一種治療方法，聯合療法已經成為一種發(fā)展趨勢。

盡管動物研究的結果令人鼓舞，它們在預測人類療效方面的價值受制于模型的固有局限性。研究者正積極尋找方法，例如，通過向甲狀腺內注射適量細胞(例如8505C)產生原位腫瘤模擬轉移性疾病。目前，除了用于外科手術的碳納米粒子外，為TC開發(fā)的納米粒子多處于臨床前測試階段。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入臨床應用，在提高TC診療特異性方面發(fā)揮重要作用。