郭永川 綜述，許建利，帥磊淵審校

(重慶市江津區(qū)中心醫(yī)院普通外科 402283)

癌癥仍然是導(dǎo)致人類死亡的主要原因，嚴(yán)重影響了人類健康。雖然過去幾十年對癌癥的生物學(xué)行為有了進(jìn)一步的認(rèn)識，并產(chǎn)生了一系列更好的診斷和治療方法，但是癌癥的病死率仍居高不下。有研究表明，我國2015年癌癥的新發(fā)病例和死亡病例可能分別高達(dá)429.2萬人和281.4萬人[1]?；熕幬锬軌蚋咝У貧⑺滥[瘤細(xì)胞，但是由于缺乏特異性，致使化療藥物很難集中在腫瘤組織發(fā)揮作用，因此也產(chǎn)生嚴(yán)重的不良反應(yīng)[2]。納米醫(yī)學(xué)是隨著納米生物醫(yī)藥發(fā)展起來用納米技術(shù)解決醫(yī)學(xué)問題的學(xué)科，由于納米粒粒徑小、成分多變、表面功能穩(wěn)定，為靶向腫瘤微環(huán)境及其相互作用提供了可能，彌補了傳統(tǒng)化療藥物的局限性，為靶向腫瘤細(xì)胞提供了一個理想的平臺[3]。納米靶向可以通過兩種方式實現(xiàn)：被動靶向和主動靶向。本文將對目前癌癥靶向納米策略進(jìn)行綜述。

1 被動靶向

被動靶向是指通過減少與非靶器官、組織及細(xì)胞的非特異性相互作用來增加靶部位/非靶部位的藥物水平比例[4]。納米粒的被動靶向功能主要是利用了腫瘤的生理學(xué)特性和組織結(jié)構(gòu)異常，這些異常能夠?qū)е赂邼B透、長滯留效應(yīng)。新生的腫瘤血管通透性大、淋巴管少，使得大分子的納米粒滯留聚集在腫瘤微環(huán)境，濃度明顯提高[4]。只有當(dāng)這些大分子沒有被腎臟清除或者免疫細(xì)胞攝取，這種累積效果才能夠起到治療的作用[3-4]。高效的納米載體具有兩個重要的特性：一是能夠長時間保留在血液循環(huán)中，二是能夠靶向特異性的識別組織和細(xì)胞[3]。盡管被動靶向通過調(diào)節(jié)納米粒的大小、形狀和表面修飾等，可以實現(xiàn)第一點，然而，由于缺乏主動靶向，不能區(qū)分健康組織和腫瘤組織，導(dǎo)致治療效果不佳、不良反應(yīng)大等[2]。

2 主動靶向

主動靶向是利用配體-受體、抗原-抗體及其他形式的分子識別方式將藥物遞送到特定的組織器官[5]。主動靶向利用腫瘤過表達(dá)的受體，如葉酸受體，用于靶向治療，能夠明顯地提高治療效果并減少潛在的不良反應(yīng)[6]。下文主要闡述了與腫瘤主動靶向相關(guān)的配體，包括葉酸、轉(zhuǎn)鐵蛋白、寡核苷酸適配子、抗體以及多肽。

2.1葉酸 葉酸是靶向腫瘤遞送系統(tǒng)中使用最為廣泛的配體之一[6]。葉酸受體在多種腫瘤組織中表達(dá)上調(diào)，如宮頸癌和腦癌等，在絕大多數(shù)的正常組織中表達(dá)很低[7-8]。所有的葉酸受體對葉酸都有高親和力[8]。α葉酸受體對N5-甲基四氫葉酸的親和力與對葉酸一樣具有較高的親和力，然而β葉酸受體對N5-甲基四氫葉酸的親和力比對葉酸的親和力低50倍。α葉酸受體過表達(dá)于40%的腫瘤細(xì)胞，而β葉酸受體主要過表達(dá)于惡性造血細(xì)胞[8]。這些受體分布的差異和對不同配體的特異性，可以用于設(shè)計基于葉酸的組織選擇靶向遞送系統(tǒng)[7]。PERES-FILHO等[9]的研究表明葉酸受體靶向脂質(zhì)體搭載的化療藥物，能夠增加細(xì)胞的攝取和細(xì)胞毒性。實驗表明，在急性髓性白血病細(xì)胞中β葉酸受體上調(diào)，葉酸修飾的脂質(zhì)體阿霉素，在全身給藥后，能夠快速清除腫瘤細(xì)胞。葉酸修飾的金納米粒也能夠增強過表達(dá)葉酸受體的腫瘤細(xì)胞的攝取，進(jìn)而增強了化療藥物的靶向性，提升化療藥物的療效[5]。此外葉酸修飾的超順磁納米粒和量子點在腫瘤診斷方面也有應(yīng)用，LUO等[10]的研究表明葉酸修飾的超順磁氧化鐵納米?？梢詤f(xié)助核磁共振(MRI)對胃癌的診斷以及對程序性死亡配體-1(PD-L1))的靶向沉默作用。

2.2轉(zhuǎn)鐵蛋白 轉(zhuǎn)鐵蛋白是一種血清糖蛋白，能夠結(jié)合于細(xì)胞表面的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體，通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用將鐵離子轉(zhuǎn)運到細(xì)胞內(nèi)[11]。轉(zhuǎn)鐵蛋白受體在惡性腫瘤細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，其表達(dá)可能比正常細(xì)胞高100倍，利用這一差異可以用于腫瘤藥物的靶向遞送[12]。一些研究顯示，轉(zhuǎn)鐵蛋白連接的脂質(zhì)體能夠有效地將藥物遞送到表達(dá)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的腫瘤細(xì)胞。機制研究表明，這些靶向脂質(zhì)體是通過受體依賴的內(nèi)吞途徑入胞的，因而能夠克服P糖蛋白介導(dǎo)的藥物外排導(dǎo)致的耐藥性[11-12]。肺癌細(xì)胞中，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體表達(dá)高于正常肺泡細(xì)胞，GUO等[13]進(jìn)行了轉(zhuǎn)鐵蛋白修飾的脂質(zhì)體阿霉素在肺癌吸入治療中的研究，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)鐵蛋白修飾的阿霉素可以提升阿霉素的抗癌作用。此外，一些研究表明，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體靶向的聚乳酸-羥基乙酸共聚物搭載的紫杉醇，在體內(nèi)外研究中均顯示出了較好的抗腫瘤效果，增加了荷瘤小鼠的存活時間[13]。

2.3單克隆抗體 抗體能夠與細(xì)胞膜上特定的抗原結(jié)合。在過去10多年，科學(xué)家們利用抗體作為靶向模體進(jìn)行了廣泛的研究。未結(jié)合的單克隆抗體在淋巴瘤、乳腺癌、結(jié)直腸癌、慢性淋巴細(xì)胞白血病等腫瘤顯示出了治療效果，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床[14]。表皮生長因子受體(EGFR)在許多癌癥中過表達(dá)，它能夠與兩種配體結(jié)合：表皮生長因子(EGF)及轉(zhuǎn)化生長因子α，進(jìn)而刺激腫瘤細(xì)胞生長與增殖[15]。西妥昔單抗是一種嵌合人鼠單克隆抗體，通過競爭性結(jié)合EGFR產(chǎn)生抗腫瘤效果。實驗顯示西妥昔單抗修飾的金納米粒能夠特異性的靶向治療EGFR陽性的胰腺癌和結(jié)直腸癌細(xì)胞系[14-15]。隨后將靶細(xì)胞暴露于非線性射頻消融能量，通過金納米粒產(chǎn)生熱能將腫瘤細(xì)胞消融[5]。人表皮生長因子受體2(HER2)過表達(dá)于約25%的侵襲性乳腺癌中，但是在正常組織中表達(dá)很低[15]。體內(nèi)外實驗表明，曲妥珠單抗結(jié)合的納米粒能夠特異性的靶向不同的細(xì)胞系[12]。結(jié)合曲妥珠單抗的超順磁氧化鐵納米粒可以用作MRI顯像的對比增強劑，用于檢測HER2陽性的腫瘤[10,16]。過表達(dá)HER2的腫瘤在T2加權(quán)像顯示出了增強的信號，提高癌癥的檢測能力。這些結(jié)果表明曲妥珠單抗結(jié)合的磁性納米粒是一種潛在的疾病診斷試劑，可以用于乳腺癌的早期診斷[12]。此外，除了靶向納米粒用于疾病診斷外，研究者也探索了曲妥珠單抗用于藥物遞送。目前臨床中針對HER2陽性晚期轉(zhuǎn)移性乳腺癌的曲妥珠單抗和細(xì)胞毒素劑的偶聯(lián)制劑T-DM1已經(jīng)獲得美國食品藥品管理局的批準(zhǔn)[12,16]。

2.4多肽 類似于抗體，多肽也能夠與對應(yīng)的受體相互作用，影響細(xì)胞的增殖，并且，同抗體相比，多肽的制備價格更低廉、工序更簡單。精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)三肽序列，是α5β1整合素的必要識別位點。在腫瘤細(xì)胞中，特定的整合素表達(dá)增強對于促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移、血管生成、增殖、遷移和侵襲非常關(guān)鍵，并且參與細(xì)胞外基質(zhì)的水解[17]。整合素的過表達(dá)以及其在不同腫瘤中的重要作用，使其成為治療干預(yù)和藥物遞送的靶點[18]。RGD能夠被24種已知的整合素中的一半識別，并且整合素對RGD的識別通過晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確認(rèn)，因此是一種十分有前景的靶向配體[17-18]。其他高效的RGD類似物包括九肽RGD、iRGD及西侖吉肽[17]。研究者將9-RGD共軛連接到納米粒，攜帶阿霉素用于乳腺癌的治療，實驗表明，該藥物明顯提升了荷瘤小鼠的生存期[18]。DANHIER等[18]將RGD連接到PEG-PCL的聚乙二醇鏈上，與PEG-PLGA一起制備成納米粒，體外實驗表明RGD修飾的納米粒能夠很好的結(jié)合于人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞上的整合素。體內(nèi)試驗表明該納米粒同樣能夠靶向治療腫瘤血管，給予搭載紫衫的納米后，抑制了腫瘤的生長，延長了荷瘤小鼠的生存時間。目前西侖吉肽用于治療膠質(zhì)細(xì)胞瘤，已經(jīng)進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗，對于許多其他腫瘤也進(jìn)入了Ⅱ期臨床試驗，在這些病例中，西侖吉肽作為一種高效的整合素拮抗劑發(fā)揮作用[19]。此外，與激素相關(guān)的癌癥，比如前列腺癌、乳腺癌等，高表達(dá)黃體生成素釋放激素類似物受體同其他的細(xì)胞毒性藥物或者藥物遞送系統(tǒng)進(jìn)行偶聯(lián)，可以用于癌癥的靶向治療[20]。多肽配體中，RGD研究最多，除了前面提及的兩種配體，其他還包括生長抑素、蛙皮素及血管肽等，也可以用作靶向治療的模體[17,19]。

2.5寡核苷酸適配子 寡核苷酸適配子是單鏈DNA或者RNA寡核苷酸，可以折疊成為二級、三級三維結(jié)構(gòu)，使其能夠和特異的生物靶點結(jié)合，主要是與蛋白質(zhì)結(jié)合。針對特異靶點的適配子，是通過“指數(shù)富集配體系統(tǒng)進(jìn)化”的方法進(jìn)行篩選的[21]。該方法是首先制備大量隨機的單鏈DNA和單鏈RNA序列庫，然后將這些適配子暴露于靶分子，并篩選出能夠特異性結(jié)合的適配子，最后通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)行富集。同抗體之類的靶向模體相比，寡核苷酸適配子具有許多潛在的優(yōu)勢。該核酸適配子可以化學(xué)合成，因此可以大規(guī)模生產(chǎn)，成本低，批次之間差異小。由于適配子中加入了骨架，使其更耐受熱、更穩(wěn)定。這些特性，使其在納米粒制備過程中，能夠承受不同的實驗條件；合成后，可以在常溫下運輸，并長期保存而保持穩(wěn)定[22]。最后，同抗體相比，適配子更小(<10 kDa)，更容易穿透腫瘤組織。FAROKHZAD等[23]首次報道A10 RNA適配子能夠識別前列腺特異性膜抗原的胞外域，他們使用該適配子偶聯(lián)的納米粒用于藥物遞送。同非靶向納米粒相比，使用該適配子修飾的納米粒靶向遞送多西他賽，其明顯增強了體外細(xì)胞毒性。DHAR等[24]報告了類似的策略，使用靶向前列腺特異性膜抗原(PSMA)的適配子靶向納米粒包裹鉑(Ⅳ)，用于前列腺癌的治療。其他學(xué)者發(fā)現(xiàn)，利用配體靶向納米粒，進(jìn)行雙藥靶向遞送抗腫瘤治療，能夠增強抗腫瘤效果，并最小化劑量相關(guān)毒性[21-22]。YU等[25]使用PSMA靶向RNA適配子制備一種靶向超順磁氧化鐵納米粒，并載有多柔比星化療藥，具有診斷和治療疾病兩種功能。除了A10 RNA適配子外，還有針對表皮生長因子受體的適配子，靶向核仁的適配子(AS1411)，靶向MUC1蛋白的適配子等[24,26]，這些適配子可能在其他腫瘤的診療中扮演重要作用。

3 小 結(jié)

目前，癌癥的治療手段多種多樣，包括手術(shù)治療、放療、化療及生物治療等，但是，到目前為止還沒有哪種治療手段可以完全取代其他治療方法，這說明每種治療手段都各有利弊。納米醫(yī)學(xué)是隨著納米生物醫(yī)藥發(fā)展起來用納米技術(shù)解決醫(yī)學(xué)問題的學(xué)科，由于納米粒具有粒徑小、成分多變、表面功能穩(wěn)定等特點，為靶向腫瘤微環(huán)境及其相互作用提供了可能。事實上，腫瘤靶向納米載體已被用于腫瘤的早期診斷、治療，甚至治療后隨訪，具有廣闊的應(yīng)用前景。由于被動靶向治療效果差，具有一定的盲目性，因此，主動靶向治療顯得尤為重要。本文綜述了目前一些最為重要的主動靶向策略，如基于單克隆抗體的靶向模體對靶向受體具有高選擇性和高親和力，但是由于體內(nèi)使用單克隆抗體的時候會產(chǎn)生免疫反應(yīng)，這在一定程度上限制了單克隆抗體的應(yīng)用。多肽和抗體非常類似，能夠干擾腫瘤細(xì)胞的配體-受體相互作用，其經(jīng)歷了單功能靶向、雙功能靶向、腫瘤穿透以及環(huán)境相應(yīng)型靶向等發(fā)展過程。而寡核苷酸適配子具有免疫原性弱的特點，可以由化學(xué)物質(zhì)合成，使其在體內(nèi)高度穩(wěn)定，并且寡核苷酸適配子可以靶向許多的靶點，包括生物大分子、有毒分子等。對于像轉(zhuǎn)鐵蛋白、葉酸這類靶向配體，可以靶向腫瘤細(xì)胞過度表達(dá)的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體、葉酸受體，進(jìn)而發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。雖然以上腫瘤主動靶向均有各自的優(yōu)點，但是，到目前為止，仍未有最佳的靶向策略公布，每種策略都有其相應(yīng)的弊端，還需要進(jìn)一步的研究加以完善。也許可以采用組合策略來提高藥物遞送的準(zhǔn)確性，為更為有效的個性化治療奠定基礎(chǔ)。