載藥納米遞送系統(tǒng)在膠質(zhì)瘤治療中的研究進展

舒波 甘鴻川 出良釗 周順軍

1貴陽市第二人民醫(yī)院神經(jīng)外科（貴陽 550081）；2貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)外科（貴陽 550004）；3納雍縣人民醫(yī)院（貴州畢節(jié) 553300）

隨著日益劇增的壓力以及人們對健康生活方式的漠視，越來越多的疾病開始顯現(xiàn)，尤其是惡性腫瘤，其發(fā)病率與致死率正逐年升高，引起了全世界的關(guān)注。常見的惡性腫瘤包括肺癌、乳腺癌、肝癌、結(jié)腸癌和腦瘤等。其中，膠質(zhì)瘤作為中最具侵襲性和致命性的腫瘤之一，具有預(yù)后差、術(shù)后復(fù)發(fā)率高［1］、5年生存率低（4% ～5%）等特點［2］。臨床的傳統(tǒng)治療包括外科手術(shù)、放射治療和化學(xué)療法等。其中，由于膠質(zhì)瘤細胞可以擴散進入周圍的腦實質(zhì)，侵襲性地浸潤健康腦組織［3］，因此外科手術(shù)存在很大的風險。而化療藥物，如替莫唑胺（TMZ）雖已成為治療膠質(zhì)瘤的一線藥物，但其臨床治療效果并不理想。主要有以下幾個方面限制了其治療效果，首先，口服游離的化療藥物并不能有效地達到腫瘤部位，超過80%的藥物會被肝臟分解代謝，且血液半衰期比較短［4］。其次，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周血液循環(huán)之間形成的血腦屏障可以保護大腦和全身血液直接接觸，這阻止了化療藥物進入大腦［5］。最后，膠質(zhì)瘤細胞對化療藥物具有較高的耐藥性，研究發(fā)現(xiàn)60% ～75%的膠質(zhì)瘤患者對于替莫唑胺的治療沒有明顯效果［6］?；诖耍瑢δz質(zhì)瘤的治療需要尋求更有效的方式來提高患者的存活率。

近年來，國內(nèi)外眾多科研工作者對微納米材料進行了廣泛和深入的研究，發(fā)現(xiàn)納米材料在藥物遞送方面具有十分優(yōu)異的特性。由于腫瘤組織有異于正常組織的特點，例如，高滲透性和滯留性（EPR）效應(yīng)、缺氧，低pH、多種高表達的酶以及腫瘤細胞內(nèi)部的高濃度的谷胱甘肽（GSH）［7］等，上述腫瘤特點已成為國內(nèi)外科研工作者研究多功能載藥納米制劑的基礎(chǔ)。本綜述主要總結(jié)了近年來納米遞藥系統(tǒng)在膠質(zhì)瘤治療方面的研究進展，為膠質(zhì)瘤化療領(lǐng)域提供參考。

1 載藥納米遞送系統(tǒng)

高劑量的游離化療藥物治療膠質(zhì)瘤患會導(dǎo)致大部分藥物被肝臟代謝，同時也會造成全身性的毒性。因此，將化療藥物包埋進入納米顆?？梢詼p少藥物泄露，減輕全身毒性，延長在血液中的循環(huán)時間，并利用EPR 效應(yīng)累積在腫瘤部位，從而提高治療效果。替莫唑胺作為膠質(zhì)母細胞瘤的一線治療藥物，在其自發(fā)水解后，會產(chǎn)生一種活性甲基化劑，使DNA 烷基化，最終導(dǎo)致細胞凋亡［8］。然而，替莫唑胺的半衰期短，長期高劑量給藥會使患者出現(xiàn)嚴重的副作用，如骨髓抑制和血液毒性［9］。然而替莫唑胺的水解具有pH 依賴性，使細胞內(nèi)pH 降低，導(dǎo)致鈉氫交換體1 表達上調(diào)，從而抵消替莫唑胺誘導(dǎo)的細胞凋亡，導(dǎo)致細胞對替莫唑胺產(chǎn)生耐藥性［10］。因此，替莫唑胺水解的活性中間體，5-（3-甲基三唑-1-基）咪唑-4-甲酰胺（MTIC）引起了人們的注意，MTIC 可以避免細胞內(nèi)替莫唑胺水解引起的瞬時pH 變化。然而，MTIC 的半衰期較短，針對這一問題，DU 等［4］通過可逆加成-鏈轉(zhuǎn)移聚合的方法合成了一種具有GSH 敏感特性的MTIC-兩親性聚合物。該聚合物可以自發(fā)組裝成納米顆粒，且易被腫瘤細胞攝取，并響應(yīng)腫瘤細胞內(nèi)的GSH 以及波長405 nm 光的降解釋放MTIC，導(dǎo)致DNA 烷基化，誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡。

替莫唑胺之外的其他廣譜抗癌藥物，例如喜樹堿（PTX），阿霉素（DOX），5-氟尿嘧啶（5-Fu）也被用于治療膠質(zhì)瘤。PAN 等［11］制備了具有高孔隙率和高比表面積的咪唑沸石骨架（ZIF-8），并將Mn2+摻雜進ZIF-8 中（Mn-ZIF-8）提供核磁成像的功能，隨后負載化療藥物5-Fu（Mn-ZIF-8/5-Fu）。體內(nèi)外實驗證明，可以Mn-ZIF-8/5-Fu 不斷在腫瘤處積累，響應(yīng)腫瘤部位的酸性環(huán)境，可以有效地清除腫瘤并延長小鼠的存活時間，同時腫瘤部位MR 信號持續(xù)增加，實現(xiàn)了膠質(zhì)瘤治療與診斷一體化。

2 多藥納米遞送系統(tǒng)

將單一化療藥物負載到納米顆粒中，雖然對膠質(zhì)瘤的治療效果優(yōu)于游離藥物，但是由于腫瘤的異質(zhì)性，單一藥物抗腫瘤效果仍不理想，不足以抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。需要較高的劑量才能達到理想的效果，然而高劑量的藥物會對正常細胞產(chǎn)生負面影響，并可能引起腫瘤細胞耐藥性［12］。因此，越來越多研究致力于多種藥物聯(lián)用治療膠質(zhì)瘤。例如，化療藥物與線粒體抑制劑、自噬抑制劑或miRNAs 聯(lián)用。研究表明，將各種具有不同理化性質(zhì)的生物治療分子同時輸送到腫瘤部位，可減少化療藥物所需的劑量，在治療癌癥方面實現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)，從而最大限度地減少劑量相關(guān)的副作用，防止或延緩耐藥性［13］。

2.1 化療藥物與線粒體抑制劑 線粒體作為供能細胞器，在細胞的分裂和分化過程中起到重要的作用。因此，靶向線粒體已成為抗腫瘤治療的重要方式。PENG 等［14］制備了一種葡萄糖和三苯基膦共修飾的多靶點GSH 氧化還原敏感脂質(zhì)體，內(nèi)部的親水區(qū)域和中間的疏水區(qū)域中分別裝載化療藥物DOX 和化學(xué)增敏劑洛尼達明（LND）。葡萄糖修飾的脂質(zhì)體可以穿過血腦屏障并靶向膠質(zhì)瘤細胞表面的葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白受體進入腫瘤細胞。通過響應(yīng)腫瘤細胞內(nèi)高濃度的GSH，暴露出帶有正電荷的三苯基膦靶向線粒體，并釋放LND 和DOX。其中LND 和三苯基膦可以干擾線粒體功能，從而提高DOX 誘導(dǎo)細胞凋亡的能力。

2.2 化療藥物聯(lián)合自噬抑制劑 腫瘤細胞的自噬行為有助于腫瘤耐藥性的發(fā)展，使化療藥物對于腫瘤細胞的清除效果并不理想。自噬作為一種保守的自我消化過程，發(fā)生在應(yīng)激反應(yīng)之后，清除非必需的細胞器或錯誤折疊的蛋白質(zhì)，以確保細胞生存［15］。自噬是癌癥進展和化療耐藥過程中的一個重要因素，自噬為快速增殖的癌細胞提供能量，使其能夠在不適宜的腫瘤微環(huán)境中生存［16］。腫瘤細胞在化療刺激下通常會激活自噬，可能會使細胞免于藥物誘導(dǎo)的凋亡。自噬抑制劑或自噬相關(guān)基因的沉默可以使癌細胞對多種化療藥物敏感。其中，3-甲基腺嘌呤（3-MA）通過靶向Ⅲ類PI3K/Beclin-1 復(fù)合物來抑制自噬小體的形成，從而誘導(dǎo)癌細胞凋亡［17］?；诖?，具有ROS 敏感特性的納米顆粒用于遞送PTX，并修飾血管2-多肽被作為靶向基團。通過在腦部給予超聲刺激，可以暫時地開放血腦屏障，增強藥物向顱內(nèi)腫瘤部位的傳遞。納米顆粒表面的血管2-多肽可以特異性結(jié)合到膠質(zhì)瘤細胞上，促進細胞對納米顆粒的吞噬。利用腫瘤細胞內(nèi)高水平的ROS 降解納米顆粒，并釋放出3-MA 和PTX，通過3-MA 抑制自噬小體的生成提高PTX 的抗腫瘤特性。

2.3 化療藥物聯(lián)合基因治療 腫瘤細胞中miRNAs的異常表達與其化療耐藥有關(guān)。miRNAs 是一種小的非編碼RNA，miRNAs 通過翻譯來調(diào)控細胞的增殖、分化和凋亡等細胞機制［18］。JIANG 等［19］制備了一種負載miR34a 和替莫唑胺的刺激脂蛋白樣納米顆粒，通過刺激腫瘤細胞的巨胞飲實現(xiàn)了在胞內(nèi)的靶向積累。miR34a 作為膠質(zhì)瘤中的腫瘤抑制因子，調(diào)控了膠質(zhì)瘤細胞的自我更新和化學(xué)耐藥，特別是與替莫唑胺聯(lián)合使用時，顯著提高了替莫唑胺的化療效果，大幅延長了小鼠生存時間。

3 多模納米遞送系統(tǒng)

單藥或多藥納米遞藥系統(tǒng)治療膠質(zhì)瘤，都會存在耐藥的風險，從而誘導(dǎo)腫瘤后期的轉(zhuǎn)移與復(fù)發(fā)。將化療藥物與活性氧（reactive oxygen species，ROS）、高溫等非耐藥形式相結(jié)合，可以顯著提高膠質(zhì)瘤的治療效果。

3.1 化療藥物聯(lián)合ROS ROS 具有多種存在形式，比如羥基自由基（·OH），單線態(tài)氧（1O2），超氧陰離子（·O2-）和過氧化氫（H2O2）等［20］。具有較強氧化作用的ROS（·OH 和·O2-）可以對蛋白質(zhì)、多糖等生物分子和細胞器造成嚴重的氧化損傷［21］；還可以通過破壞血管和激活免疫反應(yīng)來抑制腫瘤發(fā)展［22］?；瘜W(xué)動力治療（CDT）、光動力治療（PDT）、聲動力學(xué)治療等都是產(chǎn)生ROS 的方式，并被廣泛應(yīng)用于抗腫瘤研究，來克服腫瘤的耐藥性。XIAO等以N，N′-雙（丙烯?；╇装纷鼋宦?lián)劑，制備了巨噬細胞膜包被的氧化還原敏感特性的仿生納米凝膠，并原位沉積二氧化錳，物理包埋順鉑［23］，以此聯(lián)合化療和CDT 來治療膠質(zhì)瘤。該納米凝膠可以有效地穿透血腦屏障并特異性靶向到膠質(zhì)瘤細胞，不僅可以消耗腫瘤細胞中的GSH 釋放順鉑和二氧化錳，還可以通過CDT 產(chǎn)生·OH，提高了該納米凝膠抗腫瘤的特性。同時，Mn2+的存在也具有膠質(zhì)瘤核磁成像的功能。

3.2 化療藥物聯(lián)合高溫、ROS 高溫可改變細胞膜的流動性，損傷細胞器功能，抑制腫瘤細胞呼吸，誘導(dǎo)細胞凋亡等［24］。腫瘤局部高溫可以通過光熱療法（PTT）得以實現(xiàn)，光熱吸收劑可將近紅外區(qū)（700 ～950 nm）的光能轉(zhuǎn)化為強效熱能來損傷腫瘤細胞。迄今為止，科研人員研究了許多光熱納米轉(zhuǎn)換劑，包括IR825、IR783、吲哚菁綠、聚多巴胺和金納米粒子等。然而，高溫會誘導(dǎo)腫瘤細胞中熱休克蛋白上調(diào)，這可能會增加腫瘤細胞對熱應(yīng)激的耐受性，從而降低PTT 的療效［22］。因此，將PTT 與PDT、化療等方法聯(lián)合使用，將會提高抗腫瘤效果。LU 等［25］設(shè)計了一種由氨基酸偶聯(lián)喜樹堿負載IR783 的納米顆粒，并修飾血管2-多肽作為靶向基團；體外和體內(nèi)實驗結(jié)果表明，該納米復(fù)合物可以有效地穿過血腦屏障并靶向膠質(zhì)瘤細胞。此外，該納米顆粒具有化療與PTT 聯(lián)合治療的功能，在原位膠質(zhì)母細胞瘤荷瘤裸鼠中表現(xiàn)出了更好的治療效果，延長了生存時間。XU 等［26］制備了一種具有以低氧敏感特性的脂質(zhì)聚合物納米顆粒，硝基咪唑作為低氧敏感基團，膠質(zhì)瘤靶向多肽修飾磷脂單元用來穿透血腦屏障和靶向腫瘤細胞，同時負載吲哚菁綠和DOX。當納米顆粒穿透血腦屏障進入膠質(zhì)瘤部位后，用近紅外808 nm 光照射腦部，吲哚菁綠具有的PDT 和PTT 雙重性質(zhì)，可以產(chǎn)生高溫并消耗腫瘤部位的氧氣生成1O2；缺氧條件下會導(dǎo)致納米粒子解聚釋放DOX，并實現(xiàn)吲哚菁綠在膠質(zhì)瘤部位的熒光成像。

4 納米遞送系統(tǒng)的臨床應(yīng)用

目前，腦膠質(zhì)瘤的臨床治療仍然以外科手術(shù)、放療和化療為主的綜合治療。雖然近十年來外科手術(shù)和放射治療技術(shù)在膠質(zhì)瘤治療中獲得了很大的進步，但藥物治療以及新藥的研發(fā)卻嚴重滯后。自從1999年替莫唑胺研發(fā)出來后幾乎沒有腦膠質(zhì)瘤特效的藥物出現(xiàn)。貝伐珠單抗被批準用于膠質(zhì)瘤的治療，但對患者總生存期獲益不大。因此，全球神經(jīng)腫瘤學(xué)家和藥物學(xué)家都在努力研發(fā)腦膠質(zhì)瘤治療新藥。目前關(guān)于神經(jīng)膠質(zhì)瘤相關(guān)臨床藥物有15 項，其中有2 項已經(jīng)完成，9 項正在招募中，4項尚未招募。在這15 項臨床研究用藥中僅有卡莫司汀緩釋植入劑是以載藥遞送系統(tǒng)的形式存在?？就【忈屩踩雱┌就〖熬忈屳o料，所述的緩釋輔料為丙交酯-乙交酯共聚物，卡莫司汀在卡莫司汀緩釋植入劑中的重量百分比為7.5%～30%，丙交酯-乙交酯共聚物的重均分子量為25 000 ～8 000，丙交酯與乙交酯的質(zhì)量比為（25-75）：（75-25），粘度為0.2 ～1.3 dL/g［28］。其余臨床研究藥物主要是以小分子藥物和單抗形式存在，因此開發(fā)高效率低毒的載藥納米遞送系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景。

5 總結(jié)

膠質(zhì)瘤作為最常見且最具破壞性的腦癌，有效的治療效果成為了科研醫(yī)務(wù)工作者共同努力的方向。載藥納米遞送系統(tǒng)成為了最有前景的治療膠質(zhì)瘤的方式之一。綜上所述，載藥納米遞送系統(tǒng)具有載藥量高、血液循環(huán)時間長等優(yōu)點。但也存在一定的缺陷，單一藥物治療易對腫瘤細胞產(chǎn)生耐藥性；多藥納米遞藥系統(tǒng)可以在一定程度上可以彌補單藥納米系統(tǒng)的耐藥缺陷，然而，同一劑型中負載兩種藥物，較難實現(xiàn)兩種藥物的順序可控釋放，到達腫瘤部位的藥物難以控制到有效抑制濃度等；多模載藥納米遞送系統(tǒng)融合了化療藥物、ROS 和高溫等多種形式殺滅腫瘤細胞，雖然ROS 和高溫的抗腫瘤形式克服了腫瘤細胞的耐藥性，但其并不具備組織選擇性，對正常的組織也會造成傷害。鑒于上述總結(jié)的三種載藥納米遞送系統(tǒng)可知，雖然載藥納米遞送系統(tǒng)雖然可以響應(yīng)腫瘤微環(huán)境特征信號釋藥殺滅腫瘤細胞，但是載藥納米遞送系統(tǒng)還存在一些亟待解決的問題。比如，雖然載藥納米遞送系統(tǒng)在腫瘤部位的富集效率很低，在研究腫瘤靶向給藥的同時，還應(yīng)根據(jù)血腦屏障和膠質(zhì)瘤的結(jié)構(gòu)特征和通透性，設(shè)計可以穿透血腦屏障的有效分子，可以使納米粒子更有效地富集在腦部腫瘤中。同時延長載藥納米遞送系統(tǒng)在血液中的循環(huán)時間和減少機體對納米粒子的清除也是設(shè)計載藥納米遞送系統(tǒng)應(yīng)該著重考慮的問題。除了增強載藥納米遞送系統(tǒng)對腫瘤的治療作用外，載藥納米遞送系統(tǒng)對正常組織的毒性也是科研工作者應(yīng)該重點考慮的問題。因此，在制備納米材料的時候，例如有機合成材料，一定要注意后續(xù)有機溶劑和雜質(zhì)的清除；對于無機納米顆粒要注意防止納米顆粒的團聚，提高無機納米顆粒的分散性，以此來避免材料帶來的溶血副作用。再者，應(yīng)采用無生物毒性且能從大腦中去除的可生物降解材料，從而減少對腦部正常組織的傷害。最重要的是，實現(xiàn)從研究到臨床的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，建立統(tǒng)一的制備方法，使納米粒子更均勻、穩(wěn)定、可控，保證臨床療效。