史澍睿 王悅 萬(wàn)國(guó)運(yùn) 王銀松 張連云 張娟

300070天津醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院口腔修復(fù)科（史澍睿、王悅、張連云、張娟）；300070天津醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院（萬(wàn)國(guó)運(yùn)、王銀松）

光動(dòng)力療法的抗腫瘤機(jī)制及光敏劑的研究進(jìn)展

史澍睿 王悅 萬(wàn)國(guó)運(yùn) 王銀松 張連云 張娟

300070天津醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院口腔修復(fù)科（史澍睿、王悅、張連云、張娟）；300070天津醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院（萬(wàn)國(guó)運(yùn)、王銀松）

光動(dòng)力療法（PDT）是利用光動(dòng)力效應(yīng)對(duì)疾病進(jìn)行診斷與治療的一種非侵襲性技術(shù)，已被用于臨床頭頸部、乳腺、肺、前列腺及皮膚等部位腫瘤的治療。與傳統(tǒng)治療方法相比，PDT具有創(chuàng)傷小、毒性低、選擇性好、適用范圍廣及不易產(chǎn)生耐藥等優(yōu)勢(shì)，因而受到腫瘤治療領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。PDT的抗腫瘤機(jī)制復(fù)雜，光敏劑是發(fā)揮其光動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的關(guān)鍵因素之一，提高光敏劑的靶向輸送和攜氧能力是改善光動(dòng)力療效的重要途徑。對(duì)PDT的抗腫瘤機(jī)制及光敏劑的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

光動(dòng)力療法； 光敏劑； 作用機(jī)制

Fund program：National Natural Science Foundation of China(81572655,81573005)

0 引 言

目前，臨床中惡性腫瘤的治療方法包括手術(shù)切除、放射治療（放療）和化學(xué)藥物治療（化療）。手術(shù)切除往往會(huì)造成組織結(jié)構(gòu)和功能的損傷，有淋巴轉(zhuǎn)移時(shí)不易徹底切除，并且容易復(fù)發(fā)；化療對(duì)腫瘤組織的選擇性較差，毒性大，易產(chǎn)生耐藥；放療受限于累計(jì)輻射劑量以及骨質(zhì)的吸收，副作用較大，對(duì)不敏感的腫瘤難以提高劑量。近年來(lái)，免疫療法在腫瘤治療領(lǐng)域備受關(guān)注，但其仍是當(dāng)前腫瘤綜合治療的輔助手段，不能完全取代傳統(tǒng)的治療方法[1]。因此，探尋低毒有效的腫瘤治療方法成為臨床腫瘤治療的關(guān)鍵性問(wèn)題。

光動(dòng)力療法（photodynamic therapy，PDT）是利用光動(dòng)力效應(yīng)進(jìn)行疾病診斷和治療的一種新技術(shù)。PDT的治療基礎(chǔ)是一種有氧分子參與的伴隨生物效應(yīng)的光敏化反應(yīng)，即特定波長(zhǎng)的激光照射使組織吸收的光敏劑受到激發(fā)，產(chǎn)生能量并傳遞給周圍的氧，生成活性氧（reactive oxygen species，ROS），繼而與相鄰的生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡乃至死亡。研究結(jié)果表明，PDT的作用機(jī)制復(fù)雜，可抑制腫瘤脈管系統(tǒng)的生成，激活宿主的抗腫瘤免疫反應(yīng)[2-6]，從而有望實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的徹底治愈和長(zhǎng)期控制。與傳統(tǒng)腫瘤治療方法相比，PDT具有創(chuàng)傷小、毒性低、選擇性好、適用性強(qiáng)及不易產(chǎn)生耐藥等優(yōu)勢(shì)，因而在腫瘤的治療中被寄予極大希望。光敏劑是發(fā)揮PDT光動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的關(guān)鍵因素之一，提高光敏劑的靶向輸送和攜氧能力被認(rèn)為是改善光動(dòng)力療效的重要途徑。本文從PDT的抗腫瘤機(jī)制與光敏劑的研究進(jìn)展等方面進(jìn)行綜述。

1 光動(dòng)力反應(yīng)的基本原理

PDT的治療過(guò)程中，光敏劑吸收光能由基態(tài)變成短暫存在的單重激發(fā)態(tài)，被激發(fā)的光敏劑可通過(guò)自發(fā)輻射熒光返回至基態(tài)，或經(jīng)歷系間躍遷，通過(guò)受激電子的自旋反轉(zhuǎn)形成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的三重態(tài)。三重激發(fā)態(tài)光敏劑可與細(xì)胞膜或分子等基質(zhì)結(jié)合，轉(zhuǎn)移氫離子或者電子形成氧自由基，并與氧反應(yīng)生成各種過(guò)氧化物、超氧化物（Ⅰ型反應(yīng)）；此外，三重激發(fā)態(tài)光敏劑還可將能量直接轉(zhuǎn)移至氧分子，從而產(chǎn)生具有較強(qiáng)細(xì)胞毒性的ROS（Ⅱ型反應(yīng)）[7-9]。由此可見(jiàn)，只有光敏劑、光與氧3種因素的共同參與，才能產(chǎn)生具有治療作用的ROS，發(fā)揮PDT的療效。

2 PDT的抗腫瘤機(jī)制

PDT的抗腫瘤作用取決于多種因素，如光敏劑的種類及其腫瘤微環(huán)境中的蓄積濃度和定位、光照條件、腫瘤類型以及組織氧的濃度等。光動(dòng)力反應(yīng)所產(chǎn)生的ROS是引起腫瘤組織不可逆損傷的關(guān)鍵因素，這些損傷主要針對(duì)腫瘤細(xì)胞、腫瘤脈管系統(tǒng)以及抗腫瘤免疫和炎癥反應(yīng)的激活，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤長(zhǎng)期有效的控制。

2.1 PDT對(duì)腫瘤細(xì)胞的直接殺傷作用

通常，光損傷部位與光敏劑在腫瘤細(xì)胞中的定位是一致的。光敏劑在光照激發(fā)下發(fā)生光動(dòng)力反應(yīng)，產(chǎn)生的活性氧可造成脂質(zhì)、氨基酸和蛋白質(zhì)的氧化，繼而引起諸如細(xì)胞膜、線粒體、溶酶體等重要亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)不可逆的損傷，最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的凋亡或死亡。光敏劑的亞細(xì)胞定位決定了PDT的作用效果，研究結(jié)果表明，不同類型的光敏劑可能會(huì)造成不同亞細(xì)胞器的損傷[10-11]。

Gayathri等用3，5-二碘-2，4，6-三羥基苯基方酸作為光敏劑，介導(dǎo)PDT治療小鼠皮膚癌，發(fā)現(xiàn)方酸染料定位于線粒體，經(jīng)光照激發(fā)產(chǎn)生的ROS可引起線粒體膜損傷，細(xì)胞色素c的大量釋放，并且細(xì)胞凋亡標(biāo)記物caspase-3與bax的表達(dá)顯著增加，而與細(xì)胞損傷程度呈負(fù)相關(guān)的bcl-2表達(dá)降低。研究數(shù)據(jù)表明PDT線粒體凋亡通路的被激活[12]。鑒于腫瘤細(xì)胞溶酶體的低pH環(huán)境（4.5～5.0），Tian等[13]制備了包載pH激活型卟啉光敏劑（NMe2Se4N2），表面葉酸功能化的聚合物納米粒。該納米粒可特異性地識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面的葉酸受體，通過(guò)受體介導(dǎo)的胞吞途徑入胞，繼而定位于溶酶體。溶酶體內(nèi)部低pH環(huán)境激活NMe2Se4N2，在光照下產(chǎn)生ROS，導(dǎo)致溶酶體膜的損壞，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞以溶酶體途徑凋亡。有研究表明，經(jīng)過(guò)洋地黃皂甙處理過(guò)的溶酶體可以在體外激活caspase前體并引發(fā)細(xì)胞凋亡[14]，純化后的溶酶體蛋白酶-組織蛋白酶B是激活caspase前體的關(guān)鍵因素[15]。亦有研究者認(rèn)為，溶酶體損傷介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡機(jī)制為溶酶體蛋白酶引起線粒體膜的破壞，再通過(guò)細(xì)胞色素c的釋放激活caspase前體來(lái)間接引發(fā)細(xì)胞凋亡[16-17]。Kessel等[18]應(yīng)用優(yōu)先定位于溶酶體的光敏劑NPe6、LCP、LuTex來(lái)對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行PDT治療，用以研究溶酶體蛋白酶為使動(dòng)因素誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用機(jī)制。結(jié)果證實(shí)，溶酶體損傷可造成組織蛋白酶B的釋放、線粒體膜的破壞、細(xì)胞色素c的釋放以及DEVDase的激活，從而間接介導(dǎo)了細(xì)胞的凋亡。關(guān)于PDT引起細(xì)胞膜損傷而造成的細(xì)胞凋亡也有相關(guān)研究報(bào)道。Mitsunaga等[19]將可被波長(zhǎng)為700 nm的近紅外可見(jiàn)光激發(fā)的光敏劑IR700與曲妥單抗和帕尼單抗偶聯(lián)，構(gòu)建靶向細(xì)胞膜的光敏劑。由于曲妥單抗和帕尼單抗能夠與A431及HER2基因轉(zhuǎn)染的NIH3T3細(xì)胞膜表面的表皮生長(zhǎng)因子受體HER1和HER2特異性結(jié)合，因此可介導(dǎo)光敏劑定位于細(xì)胞膜。在近紅外光的照射下，光敏劑發(fā)生光動(dòng)力反應(yīng)，產(chǎn)生大量ROS破壞細(xì)胞膜，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；并且小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，腫瘤的生長(zhǎng)得到了有效抑制，生存期顯著延長(zhǎng)。

2.2 PDT對(duì)腫瘤組織脈管系統(tǒng)的損傷作用

實(shí)體腫瘤的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)與轉(zhuǎn)移依賴于腫瘤血管的生成。新生血管為腫瘤細(xì)胞的迅速無(wú)限生長(zhǎng)提供所需的氧氣和營(yíng)養(yǎng)，并運(yùn)走代謝廢物。然而，因腫瘤新生血管具有結(jié)構(gòu)異常、排列紊亂、基底膜不完整、缺少細(xì)胞間的緊密連接及通透性較高的特點(diǎn)，為光敏劑在腫瘤組織中的蓄積提供了可能。此外，光敏劑與血液循環(huán)中的特異性受體結(jié)合后，由于產(chǎn)生對(duì)微血管內(nèi)皮細(xì)胞很強(qiáng)的親和力而定位于腫瘤新生血管；光照激活光敏劑的光動(dòng)力反應(yīng)，產(chǎn)生的ROS可造成細(xì)胞間緊密連接的裂解以及血管基膜的暴漏，從而破壞腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞。這些發(fā)生于血管腔中的變化可引發(fā)血栓形成、血小板凝集、血管活性因子的釋放、白細(xì)胞黏附、血管滲透性增加以及血管重建等一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)，繼而引發(fā)部分或完整的血管閉塞、血流瘀滯和組織出血，最終造成腫瘤組織內(nèi)部的缺氧。PDT對(duì)脈管系統(tǒng)的損傷作用是其抗腫瘤的重要機(jī)制之一。

Dolmans等[20]利用靶向血管的光敏劑MV6401來(lái)研究PDT對(duì)腫瘤血管損傷的機(jī)制。通過(guò)小鼠尾靜脈注射給藥，15 min內(nèi)光敏劑只分布于血管而不向腫瘤組織內(nèi)部擴(kuò)散；給予光照后，腫瘤組織表現(xiàn)出光敏劑劑量依賴性的血液瘀滯、缺血、腫瘤內(nèi)部出血、血管消失以及血栓形成等反應(yīng)，最終腫瘤組織因缺血、缺氧其生長(zhǎng)受到抑制。Gallagher-Colombo等[21]用基于苯并卟啉的光敏劑BPD結(jié)合厄洛替尼/貝格單抗介導(dǎo)PDT治療非小細(xì)胞肺癌，也發(fā)現(xiàn)了較好的腫瘤血管關(guān)閉效應(yīng)。由此可見(jiàn)，光敏劑在血管中的蓄積是發(fā)揮PDT對(duì)脈管系統(tǒng)損傷作用的前提，其損傷的程度取決于光敏劑在血管中的富集量[22]。在Peng和Nesland[23]關(guān)于腫瘤微環(huán)境對(duì)PDT療效影響研究的基礎(chǔ)上，Maas等[24]提出血管中的膠原含量越多則越利于光敏劑的富集。其在腫瘤移植的同時(shí)植入了人工血管基底膜來(lái)模擬膠原含量增多的血管環(huán)境，并證實(shí)相比于未經(jīng)處理的腫瘤組織卟啉更易富集于這種有基底膜補(bǔ)充的血管，從而表現(xiàn)出更強(qiáng)的淤血、血栓形成、血流灌注量下降等一系列血管破壞作用。因此，血管基底膜在PDT療效中扮演著重要的作用，相關(guān)的研究為腫瘤治療中PDT的應(yīng)用提供了新的思路。

2.3 PDT對(duì)抗腫瘤免疫和炎癥反應(yīng)的激活

傳統(tǒng)的腫瘤治療方法均具有或多或少的免疫抑制效應(yīng)，足夠劑量的化療藥物和電離輻射殺傷腫瘤組織的同時(shí)對(duì)骨髓也會(huì)產(chǎn)生較大毒性，外科手術(shù)同樣有大大減弱淋巴細(xì)胞和自然殺傷（NK）細(xì)胞功能的免疫抑制效應(yīng)。理想的腫瘤治療效果應(yīng)該是不僅可消滅原發(fā)性腫瘤，還可激活機(jī)體免疫系統(tǒng)去識(shí)別、追蹤、殺傷殘留的原發(fā)灶或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的腫瘤，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的徹底治愈和長(zhǎng)期控制。已有很多研究顯示，PDT能夠打亂腫瘤內(nèi)部的免疫穩(wěn)態(tài)，激活相應(yīng)的免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)，產(chǎn)生抗腫瘤作用。

Zheng等[25]在用金絲桃素介導(dǎo)PDT治療小鼠Lewis肺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞受損后釋放出大量的損傷相關(guān)蛋白（如HSP70、HSP90、CRT等）向機(jī)體的免疫系統(tǒng)遞送一系列信號(hào)，使“不要吃我”的免疫抑制信號(hào)CD47的表達(dá)減弱，同時(shí)誘發(fā)樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟、活化以及加強(qiáng)對(duì)抗原的加工，成熟樹(shù)突狀細(xì)胞表達(dá)的協(xié)同刺激分子CD86、CD80、CD40可激活CD8+T淋巴細(xì)胞，繼而介導(dǎo)機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)。Bai等將抗癌藥物順鉑的配位聚合物與連接磷脂的卟啉分子共載于納米體系內(nèi)，以聯(lián)合化療與PDT來(lái)治療腫瘤。小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該納米體系可通過(guò)實(shí)體瘤的高通透性和滯留（enhanced permeability and retention effect，EPR）效應(yīng)靶向遞送順鉑與卟啉至腫瘤病灶，光照激活后顯示出顯著強(qiáng)于順鉑和卟啉的細(xì)胞毒性，同時(shí)ELISA實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，小鼠血液中腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）、γ-干擾素（IFN-γ）等細(xì)胞因子釋放明顯升高，說(shuō)明PDT激活了以急性炎癥為首的非特異性免疫反應(yīng)[26]。由此推測(cè)，PDT可激活機(jī)體相應(yīng)的免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)，促進(jìn)淋巴細(xì)胞呈遞及其對(duì)腫瘤細(xì)胞的識(shí)別與吞噬，并通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的釋放來(lái)加劇炎癥反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的徹底治愈和長(zhǎng)期控制。

3 光敏劑的發(fā)展及修飾

與傳統(tǒng)的腫瘤治療手段相比，PDT顯示出創(chuàng)傷小、選擇性好等優(yōu)勢(shì)，但臨床應(yīng)用仍存在以下不足：①作用表淺。由于光敏劑本身對(duì)皮膚、組織的滲透能力較差，并且光敏劑的激發(fā)波長(zhǎng)大多數(shù)＜700 nm，對(duì)皮膚、組織的穿透深度僅有幾個(gè)毫米，因此PDT對(duì)深部腫瘤的治療效果并不佳。②穩(wěn)定性差。大多數(shù)的光敏劑疏水性較強(qiáng)，在血液循環(huán)中容易被血清蛋白吸附，進(jìn)而較快被單核細(xì)胞吞噬或被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的巨噬細(xì)胞清除，因此體內(nèi)穩(wěn)定性差。少數(shù)親水性的光敏劑也不穩(wěn)定，容易被酶催化降解。③光敏劑的腫瘤選擇性有限，靜脈注射給藥時(shí)還可能發(fā)生皮膚光毒性損傷[27]。理想的光敏劑應(yīng)是對(duì)腫瘤組織具有高選擇性，可以忽略不計(jì)的光毒性以及高量子產(chǎn)率的ROS，更為重要的是開(kāi)發(fā)能被近紅外可見(jiàn)光激發(fā)的光敏劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)深部腫瘤的治療。因此，作為PDT治療的關(guān)鍵因素，如何提高光敏劑的療效是目前光動(dòng)力腫瘤治療領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

第一代光敏劑是血卟啉及其衍生物，在二十世紀(jì)七八十年代得以發(fā)展。盡管第一代光敏劑光毒性小，且易制成水溶性制劑，便于靜脈輸送，但其對(duì)組織滲透作用最佳的近紅外可見(jiàn)光吸收相對(duì)較弱，穿透性大大降低，對(duì)深部腫瘤的療效不佳。此外，其在正常組織和皮膚中的累積時(shí)間長(zhǎng)，造成PDT治療后嚴(yán)重的光毒性。第二代光敏劑包括5-氨基酮戊酸、間-四羥基苯基二氫卟酚、初卟啉錫、亞甲基蘭和亞甲苯蘭、苯卟啉衍生物以及l(fā)uteliumtexaphyrins、苯并卟啉衍生物單酸、酞青類、得克薩卟啉、N-天門(mén)冬?；溥卜?、金絲桃素、血卟啉單甲醚等。第二代光敏劑能夠部分克服第一代光敏劑的缺點(diǎn)，更加符合理想光敏劑的特點(diǎn)。其表現(xiàn)為光敏期短、作用的光波波長(zhǎng)較長(zhǎng)、組織穿透性強(qiáng)、ROS也較多，對(duì)腫瘤病灶具有更高的選擇性[28-29]。第三代光敏劑被寄希望于擁有更好的腫瘤治療特性，如更佳的生物相容性、更強(qiáng)的腫瘤靶向性以及更高的ROS產(chǎn)率等。這些特性可通過(guò)納米載體對(duì)光敏劑的包載，以及多肽或抗體對(duì)光敏劑的靶向修飾來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，由于腫瘤組織具有異于正常組織的特殊血管和淋巴結(jié)構(gòu)，納米尺寸的顆粒較易通過(guò)EPR效應(yīng)進(jìn)入腫瘤深部[30-32]，并且納米載體能夠同時(shí)攜載多種治療劑，從而實(shí)現(xiàn)多種功能的整合。由此可見(jiàn)，納米載體的應(yīng)用在提高光敏劑的穩(wěn)定性、腫瘤靶向性，以及實(shí)現(xiàn)PDT與其他治療方法的聯(lián)合等方面顯示出巨大優(yōu)勢(shì)，因而備受關(guān)注。

3.1 生物降解性合成高分子納米載體

以生物降解性聚酯類高分子為材料制備的納米粒與納米膠束，能有效包載各種親疏水性、相對(duì)分子質(zhì)量及電荷的光敏劑，并通過(guò)腫瘤靶向轉(zhuǎn)運(yùn)與緩控釋作用提高光敏劑的光敏活性，降低其毒性。聚乳酸-羥基乙酸共聚物（poly（latic-co-glycolic acid），PLGA）作為第一批可降解材料被美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于臨床，是迄今研究最為廣泛、應(yīng)用最多的聚酯類高分子材料。Fadel等[33]將光敏劑鋅酞菁包載于PLGA納米粒中發(fā)現(xiàn)，其相比于游離光敏劑具有更好的腫瘤靶向性、更高的入胞率及更強(qiáng)的體內(nèi)外光動(dòng)力療效。Konan等[34]以PLGA為材料制備了粒徑約為130 nm，包載光敏劑5，10，15，20-四甲苯基卟啉（p-THPP）的載藥納米粒。后續(xù)在對(duì)乳腺癌EMT-6細(xì)胞的毒性考察中，發(fā)現(xiàn)載藥納米粒在更短的孵育時(shí)間和約50%的藥物劑量下即可達(dá)到與游離p-THPP相當(dāng)?shù)募?xì)胞毒性。此外，Delie小組用PLGA納米粒包載光敏劑金絲桃素，并在卵巢癌NuTu-19細(xì)胞中也得到了相似的治療效果[35]。

3.2 天然來(lái)源的生物降解性高分子納米載體

天然來(lái)源的生物可降解材料主要包括蛋白、多糖和抗體等。單克隆抗體由于可以識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面的特異性受體如表皮生長(zhǎng)因子受體等，因此單克隆抗體的修飾可以增強(qiáng)光敏劑對(duì)腫瘤的主動(dòng)靶向性。Malatesti等[36]將光敏劑與靶向腫瘤細(xì)胞的單克隆抗體結(jié)合，使之對(duì)腫瘤細(xì)胞表面的抗原具有特異親和性，從而實(shí)現(xiàn)了光敏劑的腫瘤靶向遞送。腫瘤細(xì)胞表面過(guò)表達(dá)低密度脂蛋白受體，因此可以通過(guò)低密度脂蛋白的修飾提高光敏劑的腫瘤靶向性，特別適用于對(duì)疏水性光敏劑的修飾[37]。研究結(jié)果表明，白蛋白納米粒能夠攜載抗腫瘤、抗結(jié)核、降血糖、抗菌素、激素、支氣管擴(kuò)張劑等100多種藥物，并可通過(guò)靜脈注射、肌肉注射、關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射、口服、呼吸系統(tǒng)等多途徑給藥[38]。Wacker等[39]將光敏劑5,10, 15，20-四間羥基苯基二氫卟啉（m-THPP）載于白蛋白納米粒，發(fā)現(xiàn)其與游離m-THPP光敏劑相比，有著對(duì)急性T細(xì)胞白血病Jurkat細(xì)胞更強(qiáng)的光毒性及更低的暗毒性。Deda等[40]將5，10，15-三苯基-20-（3-N-甲基吡啶鎓基）卟啉包封于黃原膠納米粒，Hela細(xì)胞的光毒性與其卵磷脂乳劑相比，高出近4倍。Lee等[41]將原卟啉IX偶聯(lián)于乙二醇?xì)ぞ厶?，制備了具有“?殼”結(jié)構(gòu)的納米粒（PpIX-GC），用于對(duì)腫瘤的光動(dòng)力成像與治療。研究結(jié)果表明，PpIX-GC納米粒能夠被腫瘤細(xì)胞有效攝取，并在光照激發(fā)下解體，產(chǎn)生較強(qiáng)的熒光信號(hào)及大量的ROS，從而實(shí)現(xiàn)熒光成像以及對(duì)腫瘤細(xì)胞的高效殺傷；并且PpIX-GC納米粒顯著延長(zhǎng)了PpIX在荷瘤小鼠體內(nèi)的血液循環(huán)時(shí)間，增加了PpIX在腫瘤組織中的蓄積，從而大大提高了PpIX對(duì)腫瘤的光動(dòng)力療效。

3.3 脂質(zhì)體

脂質(zhì)體（liposome）是利用磷脂雙分子層膜組成的內(nèi)部為水相的單層或多層封閉囊泡。脂質(zhì)體的結(jié)構(gòu)類似生物膜，又稱人工生物膜，尺寸在幾十納米到幾十微米之間，每層膜的厚度約為4 nm，具有良好的生物相容性。脂質(zhì)體的內(nèi)水相和磷脂雙分子層膜可用于包載水溶性或疏水性的多種物質(zhì)。用脂質(zhì)體包載光敏劑可改善其水溶性，提高生物相容性。Basoglu等[42]用磁性脂質(zhì)體包載疏水的原卟啉IX制備納米載藥體系，可顯著改善原卟啉IX水溶性，提高其生物相容性和腫瘤靶向性，對(duì)乳腺癌MCF-7細(xì)胞表現(xiàn)出更強(qiáng)的光動(dòng)力療效。由于傳統(tǒng)的脂質(zhì)體穩(wěn)定性差，載藥量低，藥物容易泄漏，從而使療效降低，導(dǎo)致較為嚴(yán)重的光毒性；并且傳統(tǒng)脂質(zhì)體對(duì)肝脾以外的組織或器官的靶向性差，載送光敏劑時(shí)不能提高腫瘤/正常組織的藥物濃度比，因而難以廣泛用于抗腫瘤的PDT治療。對(duì)脂質(zhì)體進(jìn)行改良和修飾，制備長(zhǎng)循環(huán)和靶向脂質(zhì)體，即可延長(zhǎng)脂質(zhì)體的血液循環(huán)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤病灶的主動(dòng)靶向作用，因而更適宜作光敏劑的載體。目前臨床使用的長(zhǎng)循環(huán)脂質(zhì)體是經(jīng)過(guò)聚乙二醇（polyethylene glycol,PEG）表面修飾，以增加脂質(zhì)體外殼的柔順性和親水性，減少磷脂膜與血漿蛋白的相互作用，從而避免單核-巨噬細(xì)胞的吞噬，延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間[43]。若將抗體或配基化學(xué)鍵合于PEG末端，則既可保持脂質(zhì)體長(zhǎng)循環(huán)的特性，又可實(shí)現(xiàn)對(duì)靶標(biāo)的主動(dòng)識(shí)別，達(dá)到高效轉(zhuǎn)運(yùn)光敏劑的目的[44]。

3.4 提高ROS產(chǎn)率的修飾

PDT對(duì)腫瘤作用的機(jī)制之一是將腫瘤內(nèi)部的氧轉(zhuǎn)化為ROS來(lái)殺傷腫瘤細(xì)胞。然而實(shí)體瘤瘤體與血管之間的發(fā)育不協(xié)調(diào)，相當(dāng)部分的腫瘤細(xì)胞處于缺氧狀態(tài)，加之PDT本身就是一個(gè)耗氧的過(guò)程，導(dǎo)致產(chǎn)生ROS的底物不足，從而影響PDT的抗腫瘤療效。最近，Cheng等[45]合成了一種載光敏劑IR780與全氟化碳的納米載藥系統(tǒng)。相比于水相，氧在全氟化碳中具有更高的溶解度，并且PDT產(chǎn)生的單線態(tài)氧在全氟化碳相中具有更長(zhǎng)的壽命。因此，該納米載體系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)光敏劑與氧的共載，為高效發(fā)揮PDT的抗腫瘤作用提供了保障。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，納米載藥體系可通過(guò)EPR效應(yīng)靶向轉(zhuǎn)運(yùn)IR780至腫瘤病灶，血運(yùn)過(guò)程中溶解于全氟化碳的氧逐漸釋放，為光敏劑產(chǎn)生ROS提供了充足的底物，因此表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的PDT抗腫瘤療效[42]。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，作為一種非侵襲性治療方法，PDT可通過(guò)直接殺傷腫瘤細(xì)胞、破壞腫瘤脈管系統(tǒng)以及激活機(jī)體抗腫瘤免疫等多種機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的高效治療，因此越來(lái)越受到腫瘤治療領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。光敏劑、光與氧是發(fā)揮PDT療效的3大因素。其中如何改善光敏劑的體內(nèi)穩(wěn)定性與腫瘤靶向性，提高其光動(dòng)力效應(yīng)并降低光毒性是當(dāng)前PDT抗腫瘤研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，研究表明，通過(guò)對(duì)光敏劑的靶向修飾或納米載體的攜載有望解決這些難題。此外，開(kāi)發(fā)能夠被近紅外可見(jiàn)光激發(fā)的光敏劑以及通過(guò)攜氧增強(qiáng)PDT的抗腫瘤作用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)深部腫瘤的治療，提高ROS的產(chǎn)率殺傷腫瘤，成為近年來(lái)PDT研究的新方向。

利益沖突 無(wú)

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Research advances in action mechanisms of photodynamic therapy and photosensitizer

Shi Shurui,Wang Yue,Wan Guoyun,Wang Yinsong,Zhang Lianyun,Zhang Juan

Department of Prosthodontics,Stomatological Hospital,Tianjin Medical University,Tianjin 300070,China(Shi SR, Wang Y,Zhang LY,Zhang J);School of Pharmacy,Tianjin Medical University,Tianjin 300070,China(Wan GY, Wang YS)

Zhang Juan,Email:kqzhangjuan@126.com;Wang Yinsong,Email:wangyinsong@tmu.edu.cn

Photodynamic therapy(PDT)is a noninvasive technique for diagnosis and therapy of diseases by using the photodynamic effects.Clinically,PDT has been used in the treatments of various tumors in head and neck, pancreas,lung,prostate and skin.Compared to the traditional treatments of tumors,PDT exhibits many advantages such as less damage,low toxicity,good selectivity,wide applicability and less drug resistance,which draw more attention in the field of tumor therapy.The action mechanisms of PDT against tumors are very complicated and photosensitizer is one of the key factors that influence the photodynamic effects of PDT.To enhance the tumortargeted delivery of photosensitizer and improve their oxygen-carrying ability are believed as the important ways to increase the photodynamic effects.In this paper,review is given on the research advances in action mechanisms of photodynamic therapy and photosensitizer in recent years.

Photodynamic therapy; Photosensitizer; Action mechanism

張娟，Email:kqzhangjuan@126.com；王銀松，Email:wangyinsong@tmu.edu.cn

10．3760/cma．j．issn．1673-4181．2016．05．010

國(guó)家自然科學(xué)基金（81572655，81573005）

2016-08-03）