安靜，萬江陵，楊祥良，李子福

(1.華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，武漢 430074；2.國家納米藥物工程技術(shù)研究中心，武漢 430074)

隨著納米技術(shù)的蓬勃發(fā)展，一系列納米藥物輸送系統(tǒng)(nano drug delivery system，NDDS)被開發(fā)出來[1]。基于有機(jī)和無機(jī)納米材料的獨(dú)特理化性質(zhì)，結(jié)合化學(xué)治療(化療)、光熱治療、放射治療、基因治療、細(xì)胞治療和免疫療法等開發(fā)診療納米藥物的研究報(bào)道層出不窮[2]。這些納米藥物有生物穩(wěn)定性高、靶向性強(qiáng)、血液循環(huán)半衰期長、高效、低毒的優(yōu)勢(shì)[3]。其中，抗腫瘤納米藥物主要依靠高通透性和滯留效應(yīng)(enhanced permeability and retention effect，EPR)靶向腫瘤部位，但研究顯示過去開發(fā)的納米藥物腫瘤靶向效率的中位數(shù)僅為0.7%[4]，并且進(jìn)入腫瘤部位僅僅是藥物輸送的第一步，納米粒運(yùn)載的藥物在病灶及時(shí)有效地釋放也是其起到治療效果的關(guān)鍵[5]。根據(jù)生物標(biāo)志物、受體和腫瘤微環(huán)境構(gòu)建的刺激響應(yīng)型智能抗腫瘤納米藥物，通過主動(dòng)靶向遞藥和刺激響應(yīng)釋放產(chǎn)生顯著的抗癌療效、降低藥物的副作用，用于癌癥的精確治療，是“改良”版納米藥物，更具臨床轉(zhuǎn)化潛力。這些智能納米藥物對(duì)腫瘤外部或內(nèi)部的刺激具有反應(yīng)能力，有可激活的成像信號(hào)或受激活后釋放藥物的特性，相比普通診療納米藥物，成像對(duì)比度或治療效果增強(qiáng)。光、溫度、超聲波或磁場(chǎng)等外源性刺激一般被用來觸發(fā)納米藥物的響應(yīng)性變化，而缺氧、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)、酸性pH、過表達(dá)的受體或酶、細(xì)胞內(nèi)變化的三磷酸腺苷(ATP)、活性氧(reactive oxygen species，ROS)或谷胱甘肽(glutathione，GSH)等內(nèi)源性刺激可提高藥物的腫瘤靶向和在腫瘤微環(huán)境中的釋藥[1]。這樣的智能納米藥物是抗腫瘤納米藥物未來的發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)刺激存在時(shí)，納米藥物結(jié)構(gòu)或理化性質(zhì)變化，釋放出藥物，產(chǎn)生細(xì)胞毒性。其中，人體內(nèi)的酶異常表達(dá)和活性失調(diào)是許多疾病的病理學(xué)基礎(chǔ)，失調(diào)的酶在腫瘤診療中非常有價(jià)值，可通過檢測(cè)酶診斷疾病，抑制酶的表達(dá)來治療疾病。內(nèi)源性酶也可作為刺激響應(yīng)型智能納米藥物的生物觸發(fā)器，是近年來智能納米藥物的研究熱點(diǎn)，許多抗腫瘤療效顯著的酶響應(yīng)納米藥物已被開發(fā)出來。筆者在本文綜述近年來酶響應(yīng)納米藥物的研究進(jìn)展，圍繞其設(shè)計(jì)原理和治療效果展開討論，并對(duì)酶響應(yīng)納米藥物的臨床轉(zhuǎn)化面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)進(jìn)行展望。

1 酶響應(yīng)納米藥物概述

1.1酶催化作用的特點(diǎn) 酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的生物催化劑，幾乎參與生物體內(nèi)所有生化代謝過程[6]，它對(duì)底物種類和結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格，具有高度的特異性，催化功能依賴于自身完整結(jié)構(gòu)。由于酶的作用，生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)在極為溫和的條件下也能高效地進(jìn)行。若因遺傳缺陷或其他原因造成酶的活性異常，常常引發(fā)物質(zhì)代謝紊亂，甚至發(fā)生疾病，多種癌癥的發(fā)生都伴隨著酶異常表達(dá)。

1.2酶響應(yīng)納米藥物的設(shè)計(jì)原理 酶響應(yīng)納米藥物的一般設(shè)計(jì)原理為：酶底物片段通過共價(jià)鍵、疏水作用或靜電作用等與納米材料偶聯(lián)，賦予納米載體酶敏感的特性，該納米載體包封治療劑或造影劑，入血后依靠EPR效應(yīng)進(jìn)入腫瘤組織，暴露于高濃度的酶并引發(fā)結(jié)構(gòu)改變，通過納米載體解組裝或偶聯(lián)鍵斷裂釋放藥物，從而提高治療效果或增強(qiáng)成像作用。

1.3酶響應(yīng)納米藥物的獨(dú)特優(yōu)勢(shì) 相比于其他類型的刺激響應(yīng)性納米藥物，酶響應(yīng)的診療納米藥物具有以下優(yōu)點(diǎn)：①酶是內(nèi)源性物質(zhì)，不需要外加磁場(chǎng)、超聲波或光等，具有內(nèi)在生物相容性和生物安全性的優(yōu)點(diǎn)；②酶促反應(yīng)反應(yīng)迅速，反應(yīng)條件溫和(體溫、溫和pH、水溶液)；③酶對(duì)底物有選擇性，避免藥物非特異靶向和釋藥[7-8]；④酶在腫瘤發(fā)展的不同時(shí)期表達(dá)水平不同，可根據(jù)患者腫瘤部位的酶水平個(gè)性化給藥，實(shí)現(xiàn)腫瘤個(gè)性化精準(zhǔn)治療；⑤一些酶對(duì)底物要求不嚴(yán)格，允許有一定變化空間，例如蛋白酶底物肽可改變N端或C端氨基酸殘基，這樣允許肽段偶聯(lián)不同的納米材料。

2 病灶部位異常表達(dá)的酶

在多種癌癥中，腫瘤組織的細(xì)胞間質(zhì)或細(xì)胞內(nèi)往往出現(xiàn)酶的異常表達(dá)，它們是癌癥的治療靶點(diǎn)，例如基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)、組織蛋白酶B、透明質(zhì)酸酶(hyaluronidase，HAase)、分泌性磷脂酶A2(secreted phospholipase A2，sPLA2)、堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)、前列腺抗原(prostate specific antigen，PSA)、氧化還原酶、α-淀粉酶和γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶(γ-glutamyl transpep tidase，GGT)，這些酶的表達(dá)水平與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。

2.1MMPs的病理特點(diǎn) MMPs在多種重大疾病(如惡性腫瘤、心血管疾病以及關(guān)節(jié)炎等)表達(dá)異常，尤其在腫瘤的發(fā)展過程中大量表達(dá)。MMPs通過降解ECM使腫瘤細(xì)胞侵襲臨近正常組織，同時(shí)，ECM的改變釋放出隔離的生長因子，或產(chǎn)生生物活性片段促進(jìn)腫瘤生長，例如，MMP-9降解ECM釋放血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)，并切割I(lǐng)V型膠原生成血管生成抑制劑腫瘤抑素(tumstatin)[9]。因此，MMPs激活釋藥的抗腫瘤納米藥物有望抑制腫瘤惡化發(fā)展。人類基因組有24個(gè)MMP基因，表達(dá)23種MMPs，它在生理狀況下主要功能是降解ECM，調(diào)節(jié)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與ECM的相互作用，重塑基質(zhì)結(jié)構(gòu)；MMPs也能影響生長因子和細(xì)胞表面信號(hào)分子的功能，從而影響細(xì)胞的增殖、分化和凋亡。其中， MMP-2和MMP-9在乳腺癌、直腸癌、胰腺癌和肺癌的腫瘤部位過表達(dá)；MMP-3在乳腺癌的腫瘤部位過表達(dá)，促使乳腺癌的發(fā)生發(fā)展；MMP-12在鱗狀細(xì)胞癌的腫瘤組織過表達(dá)，與腫瘤浸潤有關(guān)；MMP-12、MMP-13在肺癌的腫瘤部位過表達(dá)[10]。

2.2組織蛋白酶B的病理特點(diǎn) 組織蛋白酶B是惡性腫瘤的關(guān)鍵生物標(biāo)志物，它是目前研究最為透徹的溶酶體酶之一[11-12]，臨床發(fā)現(xiàn)組織蛋白酶B在乳腺癌、肺癌、前列腺癌、結(jié)腸癌和子宮內(nèi)膜癌等多種癌癥的細(xì)胞內(nèi)高水平表達(dá)。因此，利用組織蛋白酶B激活釋藥的抗腫瘤藥物有望用于多種惡性腫瘤治療。組織蛋白酶B屬于木瓜蛋白酶家族，定位在溶酶體或內(nèi)質(zhì)體。其可與半胱氨酸蛋白酶抑制劑和膜聯(lián)蛋白II四聚體相互作用，降解IV型膠原、層粘連蛋白和纖維連接蛋白，改變ECM結(jié)構(gòu)，促使細(xì)胞遷移。組織蛋白酶B還能影響MMPs、纖溶酶和尿激酶型纖溶酶原激活劑(urokinasetype plasminogen activator，uPA)的活性。

2.3HAase的病理特點(diǎn) HAase在多種癌癥(如膀胱癌、前列腺癌、轉(zhuǎn)移性乳腺癌)表達(dá)水平升高，它能將高分子量透明質(zhì)酸(hyaluronan，HA)降解為低分子量的HA片段，這些低分子量HA片段刺激內(nèi)皮細(xì)胞增殖、粘附和遷移，促進(jìn)腫瘤血管生成。其中HYAL1亞型是主要的腫瘤內(nèi)源性HAase，惡性乳腺癌細(xì)胞、浸潤性導(dǎo)管癌組織和乳腺癌轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中HYAL1過表達(dá)，活性升高[13]。在應(yīng)用中，腫瘤部位過表達(dá)的HAase水解HA，釋放以HA為載體的納米藥物。HA在膀胱癌、前列腺癌、乳腺癌、肺癌和結(jié)腸癌等多種癌癥中濃度升高，應(yīng)用中HA可作為納米藥物的無毒載體、MSN的封端劑和抗腫瘤藥物靶點(diǎn)，它與CD44、CD168、透明質(zhì)酸內(nèi)吞受體，Toll樣受體-2 和Toll樣受體-4相互作用參與細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移和組織水化，其中CD44是主要的作用受體。

2.4sPLA2的病理特點(diǎn) sPLA2在前列腺癌、乳腺癌、胰腺癌、關(guān)節(jié)炎和動(dòng)脈粥樣硬化等多種疾病中過表達(dá)，特別是在發(fā)展成高級(jí)別的轉(zhuǎn)移性前列腺腫瘤，sPLA2IIA的表達(dá)水平增加22倍。sPLA2被廣泛用于抗前列腺癌、抗乳腺癌藥物的開發(fā)。這種酶能水解磷脂sn-2位的酯基，釋放溶血磷脂和游離脂肪酸，由于其僅對(duì)磷脂形成的脂質(zhì)體囊泡有水解作用，而對(duì)磷脂單體不敏感，sPLA2響應(yīng)性抗腫瘤藥物一般設(shè)計(jì)成脂質(zhì)體。生理狀況下sPLA2可降解膳食磷脂、防止細(xì)菌感染和花生四烯酸的產(chǎn)生，并且有抗病毒作用，是一種Ca2+依賴型磷酯酶[14-15]。

2.5ALP的病理特點(diǎn) ALP主要由肝臟合成，幾乎分布于機(jī)體所有組織中，但血液含量通常很低，在一些病理狀態(tài)，包括骨惡性腫瘤、惡性腫瘤骨轉(zhuǎn)移、肝硬化、肝癌，血清ALP升高[16]。ALP是乳腺癌、前列腺癌等惡性腫瘤骨轉(zhuǎn)移的常見生物標(biāo)志物[17-18]，臨床用于腫瘤骨轉(zhuǎn)移的篩查。ALP在骨肉瘤表達(dá)升高，可用于開發(fā)ALP響應(yīng)抗骨肉瘤納米藥物。ALP的主要作用是使蛋白質(zhì)、核苷酸和生物堿去磷酸化，是一組同工酶。

2.6PSA的病理特點(diǎn) PSA在前列腺組織選擇性表達(dá)，在前列腺腫瘤中，PSA的水平相對(duì)于非病變前列腺組織顯著升高，高水平的PSA易滲漏到血清，因此PSA是一種臨床上診斷前列腺癌的血清標(biāo)志物。前列腺癌患者的PSA僅在前列腺有酶活性，而在其他正常組織均無PSA活性，因此，PSA適合用于設(shè)計(jì)前列腺靶向藥物。此外，血清中的PSA無酶活性，并與血漿蛋白酶抑制劑a1抗糜蛋白酶和a2微球蛋白形成復(fù)合物，這避免了PSA響應(yīng)納米藥物在體循環(huán)中提前釋藥[19]。

2.7氧化還原酶的病理特點(diǎn) 氧化還原酶被用于許多載藥系統(tǒng)和生物傳感器的設(shè)計(jì)中，這是由于一些疾病(如癌癥、糖尿病等)與高水平的氧化還原酶表達(dá)相關(guān)。其中賴氨酰氧化酶(lysyl oxidase，LOX)和NAD(P)H：醌氧化還原酶1[NAD(P)H：quinone oxidoreductase 1，NQO1]在多種腫瘤中的濃度明顯升高。

LOX是一種調(diào)控腫瘤基質(zhì)的酶，通過催化膠原和彈性蛋白交聯(lián)增加ECM硬度[20]，乳腺癌中的LOX促進(jìn)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移。LOX與多種癌癥的惡化發(fā)展有關(guān)。

NQO1與癌癥密切相關(guān)，在胰腺癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、肺癌、肝癌、胃癌、腎癌和卵巢癌等多種癌癥的腫瘤細(xì)胞中上調(diào)，其水平比正常組織高50倍[21]，能催化醌類物質(zhì)的雙電子還原反應(yīng)，是研究中常用的腫瘤治療靶點(diǎn)。

2.8α-淀粉酶的病理特點(diǎn) 在乳腺、卵巢和肺等腫瘤組織，發(fā)現(xiàn)α-淀粉酶水平顯著升高，尤其在乳腺腫瘤，α-淀粉酶的水平比正常組織高85倍[22]，它能水解多糖類藥物載體。α-淀粉酶也存在于正常血液中，分解多糖和糖原，它能專一性斷裂α-1，4-葡萄糖苷鍵。

2.9GGT 的病理特點(diǎn) GGT 是一種膜結(jié)合酶，分布于肝、腎、胰腺等分泌活性高的臟器中，在腎細(xì)胞癌、肝癌、鼻咽癌、食管癌和結(jié)直腸癌的腫瘤部位大量表達(dá)，高水平表達(dá)GGT的癌癥預(yù)后不良。GGT參與GSH的代謝，在 GSH 代謝期間產(chǎn)生額外的ROS，而ROS 涉及調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、增殖和凋亡的生物反應(yīng)[23]。在腫瘤細(xì)胞中過表達(dá)的GGT導(dǎo)致 ROS 的連續(xù)產(chǎn)生，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖及侵襲。

與腫瘤發(fā)生發(fā)展相關(guān)的酶是癌癥的診斷指標(biāo)和治療靶點(diǎn)，腫瘤的分布和惡化程度可以依酶的活性判斷，例如ALP、PSA用于腫瘤診斷和預(yù)后，抑制LOX表達(dá)可以抑制腫瘤惡化。腫瘤部位異常的酶見表1。

表1 腫瘤部位表達(dá)異常的酶Tab.1 Abnormally expressed enzyme in tumor region

腫瘤部位異常的酶通常被設(shè)計(jì)為激發(fā)酶響應(yīng)納米藥物釋藥的生物分子，一些在多種癌癥廣泛表達(dá)的酶，如MMPs和組織蛋白酶B，可用來設(shè)計(jì)廣譜抗癌藥；一些僅在一種腫瘤過表達(dá)的酶，如PSA，可以設(shè)計(jì)為該種癌癥的專一性藥物；一些酶可直接裂解納米載體，如HAase裂解HA、sPLA2裂解脂質(zhì)體和蛋白酶裂解自組裝肽載體。因此，由于酶的特殊性能，酶響應(yīng)納米藥物具有非常高的臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值。

3 酶響應(yīng)納米藥物

疾病的病灶部位(如惡性腫瘤)中過表達(dá)的酶常用來進(jìn)行疾病的診斷和預(yù)后，在研究中這些酶也被用于診療納米藥物的設(shè)計(jì)開發(fā)，例如MMPs、組織蛋白酶B、HAase等被用來設(shè)計(jì)酶響應(yīng)藥物，從而對(duì)腫瘤進(jìn)行精準(zhǔn)治療。

3.1MMPs響應(yīng)納米藥物

3.1.1MMPs響應(yīng)納米藥物的設(shè)計(jì)原理與特點(diǎn) MMPs響應(yīng)納米藥物可以解決化療藥物生物利用度低的問題。例如姜黃素(curcumin，Cur)能抗癌、抗炎、抗氧化和清除自由基，其中對(duì)肺癌的治療效果最佳，但它有水溶性差、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定和生物膜通透性低的問題。GUO等[24]將mPEG與MMP-2底物肽和藥物載體聚己內(nèi)酯(polycaprolactone，PCL)連接合成mPEG-肽-PCL三元復(fù)合物，其能在緩沖液中自發(fā)形成包被Cur的單分散納米粒Cur-P-NPs，經(jīng)MMP-2作用后，在pH值=6.5時(shí)釋藥率達(dá)72.85%。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)時(shí)熒光成像顯示Cur-P-NPs富集在小鼠肺腫瘤部位，表明Cur-P-NPs增強(qiáng)Cur的靶向性和穿透性，延長循環(huán)時(shí)間，提高對(duì)肺腫瘤的抑制作用。多柔比星(doxorubicin，DOX)也是一類脂溶性化療藥物，直接服用容易產(chǎn)生心臟毒性。CAO等[25]合成了MMP-7響應(yīng)的肽序列Nap-FFGPLGLARKRK，它在緩沖液中聚集，自組裝成表面親水、內(nèi)核疏水的納米纖維，粒徑為7.0 nm，內(nèi)部運(yùn)載DOX，當(dāng)加入MMP-7時(shí)，肽纖維迅速裂解釋放DOX，粒徑減小為3.0 nm，90 min內(nèi)釋藥率最高可達(dá)80%。自組裝肽有毒性低、易降解的優(yōu)點(diǎn)，但釋藥時(shí)DOX容易吸附在肽段的疏水結(jié)構(gòu)域，影響釋藥效率，因此需對(duì)肽段組成進(jìn)一步優(yōu)化。LIU等[26]以生物相容性良好的介孔二氧化硅納米粒(mesoporous silica nanoparticles，MSNs)為載體，MMPs底物肽連接MSNs與牛血清白蛋白(bovine serumalbumin，BSA)來封堵MSNs的孔道，制成MMPs響應(yīng)MSNs運(yùn)載鹽酸DOX。實(shí)驗(yàn)中用MMP-13水解MSNs，8 h時(shí)釋藥率達(dá)57.9%。該載藥系統(tǒng)對(duì)小鼠腫瘤抑制明顯，且對(duì)內(nèi)臟器官無明顯毒副作用，有治療過表達(dá)MMPs腫瘤的臨床轉(zhuǎn)化潛力。

酶響應(yīng)納米藥物中的酶底物部分可根據(jù)酶對(duì)底物結(jié)構(gòu)的“偏好”進(jìn)行優(yōu)化，從而加快酶作用釋藥。SARKAR等[27]將MMP-9底物肽與硬脂酸共價(jià)連接來合成脂肽，它能形成類膠原三螺旋，易被IV型膠原酶類MMP-9水解，硬脂酸鏈能增強(qiáng)螺旋程度，并使脂肽插入脂質(zhì)體中。該課題組將羧基熒光素包裹入脂質(zhì)體，加入MMP-9后，依熒光強(qiáng)度判斷出脂質(zhì)體迅速裂解。以納米脂質(zhì)體為載體有生物相容性、低毒性和弱免疫原性的優(yōu)點(diǎn)，其能提高運(yùn)載藥物的穩(wěn)定性和體內(nèi)循環(huán)時(shí)間，降低血漿清除率[28-30]，但該課題組制成的脂質(zhì)體載體面臨體循環(huán)中藥物的包裹是否穩(wěn)定、暴露于表面的肽與血液分子的相互作用是否會(huì)屏蔽MMP-9的裂解位點(diǎn)、體內(nèi)pH、溫度和離子強(qiáng)度的變化是否會(huì)引起肽螺旋松弛，而被其他種酶裂解造成非特異性釋藥等問題，這些問題是臨床使用的障礙，若對(duì)其改造，有望用于化療藥物或造影劑的輸送。

3.1.2MMPs響應(yīng)納米藥物可用于基因治療 腫瘤的基因治療是將治療性基因插入質(zhì)粒(pDNA)，經(jīng)載體導(dǎo)入癌細(xì)胞，達(dá)到阻止癌細(xì)胞生長、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)的目的。VEIMAN等[31]利用細(xì)胞穿膜肽(cell penetrating peptides，CPP) 運(yùn)送pDNA至細(xì)胞內(nèi)，其中親水改性的聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)可被MMP-2作用后斷裂。該藥物最大的優(yōu)點(diǎn)在于可根據(jù)患者癌癥部位的實(shí)際MMPs濃度，設(shè)計(jì)不同長度PEG鏈的納米藥物。KOGURE等[32]制成了一種用于基因治療的的多功能納米載體(multifunctional envelope-type nano device，MEND)，它是一種PEG化脂質(zhì)體。在臨床使用中，PEG化脂質(zhì)體(隱形脂質(zhì)體)能避免血清蛋白識(shí)別和網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(reticulo-endothelial system，RES)攝取，且PEG的空間位阻作用能避免脂質(zhì)體聚集，從而增強(qiáng)脂質(zhì)體的穩(wěn)定性，循環(huán)半衰期能延長至9～16 h[33]，但隱形脂質(zhì)體常常面臨“PEG窘境”，即PEG鏈影響靶細(xì)胞對(duì)脂質(zhì)體的攝取、妨礙脂質(zhì)體的核內(nèi)體逃逸，為解決此問題，該課題組對(duì)MEND進(jìn)行優(yōu)化，加入PEG-MMP-2底物肽——二元醇磷脂酰乙醇胺(DOPE)三元復(fù)合物(PPD)[34]，使MEND在高濃度MMP-2的腫瘤間質(zhì)斷裂底物肽段釋放PEG。由于MMP-2底物肽與脂質(zhì)的相互作用影響PEG的靈活性，從而影響脂質(zhì)體長循環(huán)，他們用PEG-二硬脂?；字Ｒ掖及?PEG-DSPE)部分取代PPD，并保持PEG修飾脂質(zhì)的量固定在總脂質(zhì)的15%，從而平衡了該納米脂質(zhì)體長血液循環(huán)和有效細(xì)胞轉(zhuǎn)染的需求。

3.1.3MMPs響應(yīng)納米藥物可用于細(xì)胞治療 細(xì)胞治療是將基因工程細(xì)胞或干細(xì)胞等治療性細(xì)胞注射進(jìn)患者體內(nèi)，來替換、修復(fù)或增強(qiáng)受損組織或病變器官的療法，但細(xì)胞注射時(shí)剪切應(yīng)力和體循環(huán)過程中免疫排斥使細(xì)胞治療面臨挑戰(zhàn)。YANG等[35]將PEG化的陽離子和陰離子明膠在靜電作用下，通過層層自組裝方法(layer-by-layer self-assembly，LBL)包裹在細(xì)胞表面，形成多層均勻明膠，將MMP-7的肽底物序列中Cys殘基與PEG化的馬來酰亞胺經(jīng)點(diǎn)擊反應(yīng)連接，加固明膠層。用此方法合成聚合物納米殼，能使被包埋細(xì)胞長時(shí)間保持活性，并能抵抗外力和血液循環(huán)時(shí)的免疫作用。該策略使治療性細(xì)胞在過表達(dá)MMP-7腫瘤組織原位釋放，一定程度上解決細(xì)胞治療中細(xì)胞穩(wěn)定性問題。

MMPs一般裂解Gly殘基與Leu殘基或Iie殘基間的肽鍵[27]，因此其底物肽的氨基酸組成和肽鏈長度有一定變化空間，可靈活選擇與底物肽偶聯(lián)的載體。大多數(shù)報(bào)道的MMPs響應(yīng)納米藥物常利用MMP-2與MMP-9。許多遞藥系統(tǒng)修飾PEG以實(shí)現(xiàn)長循環(huán)，但PEG長期服用引起細(xì)胞毒性和免疫反應(yīng)，因此，MMPs響應(yīng)抗腫瘤納米藥物在臨床轉(zhuǎn)化中需要優(yōu)化載體。另外，雖然MMPs在多種腫瘤間質(zhì)過表達(dá)，但患者腫瘤部位的MMPs依癌癥類型和時(shí)期出現(xiàn)變化，用藥時(shí)需對(duì)藥物的設(shè)計(jì)策略進(jìn)行調(diào)整。綜合來看，MMPs是一種非常有價(jià)值的癌癥治療靶點(diǎn)，MMPs響應(yīng)納米藥物有潛力開發(fā)為廣譜抗腫瘤藥物。

3.2組織蛋白酶B響應(yīng)的納米藥物

3.2.1組織蛋白酶B響應(yīng)納米藥物的設(shè)計(jì)原理與特點(diǎn) 組織蛋白酶B響應(yīng)納米藥物可以以腫瘤間質(zhì)為治療位點(diǎn)。LEE等[36]設(shè)計(jì)了組織蛋白酶B響應(yīng)藥物ATF-IONP-Gem，其中抗胰腺腫瘤的化療藥物吉西他濱(gemcitabine，Gem)與氧化鐵納米粒(iron oxide nanoparticles，IONP)經(jīng)組織蛋白酶B的底物肽連接，uPA通過N端序列ATF也連接在IONP上。uPA能靶向腫瘤細(xì)胞和腫瘤間質(zhì)成纖維細(xì)胞表面的高濃度uPA受體(uPAR)。該納米藥物經(jīng)注射后能高水平富集在胰腺腫瘤，由uPAR介導(dǎo)進(jìn)入細(xì)胞，破壞腫瘤間質(zhì)細(xì)胞，從而提高化療藥物在實(shí)體瘤中的滲透率，增強(qiáng)治療效果。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示ATF-IONP-Gem對(duì)人胰腺癌移植瘤小鼠的抑瘤率(50%)高于Gem單獨(dú)的抑瘤率(30%)，另外，它能增強(qiáng)磁共振成像(MRI)信號(hào)，可檢測(cè)藥物輸送、治療效果和耐藥性。組織蛋白酶B響應(yīng)納米藥物也可用MSNs作載體，CHENG等[37]制成了納米MSNs輸送DOX，其中烷氧基硅烷化合物和α-環(huán)糊精(α-CD)形成的輪烷結(jié)構(gòu)封堵MSNs孔道，組織蛋白酶B的底物肽修飾輪烷結(jié)構(gòu)末端加固密封。MSNs進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后，經(jīng)組織蛋白酶B破壞封堵結(jié)構(gòu)，釋放DOX。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中納米MSNs的24 h釋藥率達(dá)80%，顯示出較高的細(xì)胞毒性和抑瘤作用。

3.2.2組織蛋白酶B響應(yīng)納米藥物可用于光動(dòng)力治療(photodynamic treatment，PDT) PDT是一種非常有前景的微創(chuàng)療法，它利用光敏劑受激光照射后可產(chǎn)生活性氧不可逆地殺死腫瘤細(xì)胞來進(jìn)行抗腫瘤治療。AI等[38]制成了用于PDT的上轉(zhuǎn)換納米粒(Upconversion nanoparticles，CRUNs)，它以摻雜La系Nd3+的上轉(zhuǎn)換納米結(jié)晶為核心，外部連接聚丙烯酸、聚乙烯亞胺、細(xì)胞毒性光敏劑二氫卟吩(chlorin e6，Ce6)、PEG和組織蛋白酶B的底物肽序列Ac-FKC(StBu)AC(SH)-CBT。瘤內(nèi)注射CRUNs，進(jìn)入腫瘤細(xì)胞的CRUNs經(jīng)組織蛋白酶B水解表面肽段，暴露出Cys殘基，它與周圍CRUNs的表面肽段的CBT基團(tuán)共價(jià)縮合，引發(fā)CRUNs的共價(jià)交聯(lián)。在波長為808 nm的近紅外光照射下，這種酶引發(fā)的CRUNs交聯(lián)增強(qiáng)光的上轉(zhuǎn)換，發(fā)射更強(qiáng)的可見光，放大可見光對(duì)Ce6的激活作用，從而使Ce6產(chǎn)生更多的細(xì)胞毒性單線態(tài)氧(1O2)，增強(qiáng)PDT效果。波長808 nm激光的組織穿透性強(qiáng)，可用于追蹤藥物的體內(nèi)位置，或判斷PDT治療效果。臨床上可將這種CRUNs與其他療法聯(lián)合使用，從而對(duì)組織蛋白酶B過表達(dá)的腫瘤進(jìn)行診療。

組織蛋白酶B在多種癌癥的腫瘤細(xì)胞內(nèi)過表達(dá)，響應(yīng)該酶的納米藥物適用于治療多種癌癥。但由于其為胞內(nèi)酶，納米載體需進(jìn)入細(xì)胞才能釋放藥物，借助腫瘤細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用是一種提高療效的方法。組織蛋白酶B響應(yīng)納米藥物相比胞外酶響應(yīng)藥物，只在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生毒性，減少藥物在局部環(huán)境中釋放的毒副作用，是一種非常有價(jià)值的治療靶點(diǎn)，因此，運(yùn)載胞內(nèi)作用的抗腫瘤藥物(如DOX)的納米載體常被設(shè)計(jì)為組織蛋白酶B響應(yīng)性納米藥物。

3.3HAase響應(yīng)納米藥物

3.3.1HAase響應(yīng)納米藥物的設(shè)計(jì)原理與特點(diǎn) HAase響應(yīng)納米藥物可以提高抗腫瘤藥物氟尿嘧啶(fluorouracil，F(xiàn)u)的生物利用度。Fu是一種嘧啶類似物，是治療乳腺癌、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、結(jié)腸癌等多種癌癥的廣譜抗癌藥物，它主要作用于胸苷酸合成酶，干擾DNA合成[39]；但該藥物存在嚴(yán)重系統(tǒng)毒性，且血漿半衰期短。JIANG等[40]合成了運(yùn)載Fu的HAase響應(yīng)MSNs(HA/FMSN)用HA作為MSNs的封端結(jié)構(gòu)，腫瘤細(xì)胞表面高濃度CD44與HA結(jié)合，介導(dǎo)HA/FMSN內(nèi)吞。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)測(cè)得HA/FMSN的IC50值(1.08 μg·mL-1)遠(yuǎn)小于游離Fu(6.89 μg·mL-1)，對(duì)結(jié)腸癌移植瘤小鼠的抑瘤效果是游離Fu的3倍，顯著提高了Fu的治療效果，大大降低系統(tǒng)毒性。HAase響應(yīng)納米藥物也被設(shè)計(jì)成雙載體雙靶向來提高抗腫瘤效果。JIANG等[41]設(shè)計(jì)了聯(lián)合遞藥系統(tǒng)Gelipo，其包含脂質(zhì)體內(nèi)核和HA交聯(lián)外殼，脂質(zhì)體表面嵌有陽離子CPP，內(nèi)部攜帶DOX，HA包裹脂質(zhì)體，腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體TRAIL在HA與脂質(zhì)體之間的腔內(nèi)。Gelipo入血后通過EPR效應(yīng)和靶向CD44作用聚集在腫瘤，經(jīng)高濃度的HAase水解HA交聯(lián)外殼，釋放TRAIL，它與死亡受體DR4、DR5結(jié)合引發(fā)Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；釋放的脂質(zhì)體經(jīng)CPP介導(dǎo)進(jìn)入細(xì)胞，釋放DOX引發(fā)腫瘤細(xì)胞死亡。運(yùn)載TRAIL和DOX的 Gelipo細(xì)胞毒性比僅運(yùn)載DOX的Gelipo高5.9倍，對(duì)乳腺癌移植瘤小鼠也表現(xiàn)出良好的抗腫瘤效果。Gelipo能實(shí)現(xiàn)順序和位置特異性遞藥(sequential and site-specific delivery，SSSD)，具有極高的抗癌療效和低系統(tǒng)毒性，有臨床轉(zhuǎn)化潛力，并且可依癌癥類型改變Gelipo的表面配體分子，從而用于多種癌癥治療。

3.3.2HAase響應(yīng)納米藥物可以用來監(jiān)控藥物釋放行為 ZHENG等[42]制成一種近紅外光雙發(fā)光納米載體，該載體以上轉(zhuǎn)換納米粒子UCNPs為核心(US)(λem=660 nm，λex=980 nm)，大孔二氧化硅(macroporous silica，DS)包裹細(xì)胞毒性細(xì)胞色素C蛋白(Cyt C)和US，外部用交聯(lián)HA層包裹保護(hù)，并命名Cyt C-US@DS@HA。DS摻雜有熒光染料(λem=710 nm，λex=660 nm)，其吸收光譜與US發(fā)射光譜重疊。注射該藥物后，在血清中DS與US因熒光淬滅而不發(fā)出熒光，當(dāng)進(jìn)入腫瘤組織后，HAase降解HA，釋放Cyt C和US，在980 nm外源光照射下，US的上轉(zhuǎn)換發(fā)光使DS發(fā)出熒光，通過檢測(cè)波長710 nm熒光可監(jiān)測(cè)藥物釋放。該納米藥物輸送系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)藥物的輸送，這對(duì)于優(yōu)化納米藥物的設(shè)計(jì)和研究藥物輸送途徑有重要價(jià)值。

靶向HAase的載藥系統(tǒng)往往以HA作為載體，HA有天然無毒、能靶向腫瘤細(xì)胞表面CD44受體的優(yōu)勢(shì)。多種癌癥的腫瘤組織中高水平的HAase水解HA，使HAase響應(yīng)納米藥物原位釋物，但HAase水解納米載體HA產(chǎn)生的小分子HA片段可能會(huì)促進(jìn)腫瘤惡化，以HA為載體的HAase響應(yīng)納米藥物還需要進(jìn)一步研究和優(yōu)化。

3.4sPLA2響應(yīng)納米藥物

3.4.1sPLA2響應(yīng)納米藥物的設(shè)計(jì)原理與特點(diǎn) sPLA2響應(yīng)脂質(zhì)體比空間穩(wěn)定脂質(zhì)體(sterically stabilized liposomes，SSL)的載藥性能更好。1995年美國食品藥品管理局(FDA)首次批準(zhǔn)的納米藥物脂質(zhì)體DOXIL?可治療晚期卵巢癌、多發(fā)性骨髓癌以及艾滋病并發(fā)的卡波西肉瘤，但其臨床使用中釋藥緩慢，MOCK等[43]制成運(yùn)載DOX的sPLA2響應(yīng)脂質(zhì)體SPRL，并將它們與運(yùn)載DOX的SSL(類似DOXIL)比較，發(fā)現(xiàn)SPRL的DOX細(xì)胞攝取量是SSL1.5～2倍，對(duì)人前列腺移植瘤模型，SPRL比SSL輸送藥物效率高，抑瘤效果明顯好于SSL，有望用于前列腺癌和其他sPLA2過表達(dá)腫瘤治療。由于SPRL與臨床使用的SSL僅存在10%DSPE的差異，而且DSPE是一種大量存在細(xì)胞膜的天然磷脂，因此，SPRL有望成為臨床使用的脂質(zhì)體的組成成分。

酶響應(yīng)脂質(zhì)體易出現(xiàn)脂質(zhì)體酶解和藥物釋放不同步的現(xiàn)象，且脂質(zhì)體常面臨藥物泄露問題[44]。將帶有羧酸基團(tuán)的親脂性抗癌藥共價(jià)連接在磷脂的sn-2位，合成前藥，再以這種前藥制成脂質(zhì)體，在sPLA2水解后釋放抗癌藥物和細(xì)胞毒性的溶血磷脂[即抗癌醚脂(antitumor ether lipids，AELs)]，能解決上述問題。PEDERSEN等[45]將抗腫瘤藥物苯丁酸氮芥共價(jià)連接到不同磷脂的sn-2位上，發(fā)現(xiàn)帶有負(fù)電荷磷脂酰甘油頭基、sn-1位為C16酯鏈的苯丁酸氮芥磷脂前藥，可在緩沖液中形成單分散單層囊泡(small unilaminar vesicles，SUVs)，粒徑為104 nm，在sPLA2水解后釋藥最快，2 h后粒徑<5 nm，細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中IC50值遠(yuǎn)小于苯丁酸氮芥自身IC50值，說明苯丁酸氮芥與sPLA2水解產(chǎn)生的AELs協(xié)同發(fā)揮抗腫瘤作用。該課題組用同樣方法，分別制成了連接有抗結(jié)腸癌、前列腺癌以及乳腺癌功效的全反式維甲酸的脂質(zhì)體[46]和連接抗白血病的前列腺素的脂質(zhì)體[47]，這些脂質(zhì)體都有較好的sPLA2響應(yīng)性和抑制腫瘤細(xì)胞生長作用。另外，藥物也可以連接在磷脂的sn-1位。LINDEROTH等[48]將辣椒素的羥基共價(jià)連接到甘油磷脂sn-1位上制成前藥，其在緩沖液中分散后能自發(fā)形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、表面均勻的脂質(zhì)體囊泡，加入sPLA2IIA后，脂質(zhì)體的磷脂sn-2位酯基水解，產(chǎn)生的羥基與sn-1位酯基發(fā)生環(huán)化反應(yīng)形成五元內(nèi)酯，釋放辣椒素，24 h釋藥率達(dá)到90%。該納米載藥輸送系統(tǒng)中磷脂經(jīng)酶解發(fā)生環(huán)化而釋藥的設(shè)計(jì)原理，對(duì)于開發(fā)sPLA2響應(yīng)脂質(zhì)體有啟發(fā)作用。

3.4.2小結(jié) sPLA2響應(yīng)納米載藥輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，sPLA2IIA是最常用亞型，它對(duì)陰離子脂膜水解作用強(qiáng)，其他sPLA2亞型對(duì)陰離子脂膜和兩性脂膜均有水解作用[49]。sPLA2對(duì)酯鏈短、帶有負(fù)電荷磷脂酰甘油或磷脂酰乙醇胺基團(tuán)的磷脂更敏感，在脂質(zhì)體中加入適當(dāng)組分的該磷脂可提高釋藥效率。此外，介導(dǎo)sPLA2下調(diào)的sPLA2受體(PLA2R1)也介導(dǎo)sPLA2敏感脂質(zhì)體的細(xì)胞攝取[50]。sPLA2響應(yīng)脂質(zhì)體具有高靶向性和良好的釋藥效率，其中直接共價(jià)連接脂溶性藥物的脂質(zhì)體在sPLA2作用后釋放藥物和AELS協(xié)同抗癌，療效更好，具有很高的臨床轉(zhuǎn)化潛力，但其局限于脂溶性化療藥物，可用藥物范圍還需進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.5ALP響應(yīng)納米藥物

3.5.1ALP響應(yīng)納米藥物的設(shè)計(jì)原理與特點(diǎn) ALP響應(yīng)納米藥物可設(shè)計(jì)為以細(xì)胞器為治療靶點(diǎn)的納米藥物。WANG等[51]合成了ALP響應(yīng)自組裝肽序列FFYK，其修飾有靶向線粒體基質(zhì)的三苯基膦(triphenylphosphine，TPP)，藥物進(jìn)入細(xì)胞后定位在線粒體，使線粒體內(nèi)環(huán)境失衡釋放細(xì)胞色素C，激活caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡。體內(nèi)試驗(yàn)中，F(xiàn)FYK可選擇性殺死人骨肉瘤細(xì)胞(Saos2)，沒有ALP存在時(shí)，即使高濃度的FFYK依然不產(chǎn)生細(xì)胞毒性。該藥物是靶向腫瘤細(xì)胞器的藥物，相比其他靶點(diǎn)的藥物有最小的獲得耐藥性。

3.5.2ALP響應(yīng)納米藥物可應(yīng)用于光熱治療(photothermal therapy，PTT) PTT是一種利用光熱材料(photothermal agents，PTAs)轉(zhuǎn)換外部光源為高溫從而殺死腫瘤細(xì)胞的療法，有無創(chuàng)、精準(zhǔn)和容易控制的特性。吲哚菁綠(indocyanine green，ICG)是一種FDA批準(zhǔn)的染料，可作為光熱材料、光聲成像分子和熒光探針[52]。HUANG等[53]設(shè)計(jì)了ALP響應(yīng)的PTT藥物，以短肽NapFFKYp為載體，肽經(jīng)ALP去磷酸化后能自組裝成納米纖維，用來輸送ICG。瘤內(nèi)注射ICG和NapFFKYp，肽經(jīng)高濃度ALP作用后自組裝，ICG經(jīng)頭-尾排列作用(J-aggregtes)被包裹進(jìn)納米纖維，聚集的ICG經(jīng)波長808 nm近紅外光照射后出現(xiàn)紅移，近紅外吸收增強(qiáng)，熱轉(zhuǎn)換也隨之增強(qiáng)，根據(jù)ICG發(fā)出的熒光可區(qū)分腫瘤組織和非腫瘤組織。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，注射4 h后，納米纖維ICG的腫瘤攝取量比游離ICG高25倍，腫瘤組織的藥物濃度是外周正常組織的15倍，納米纖維輸送ICG有效避免ICG被腎和脾的RES攝取。該藥物已在實(shí)驗(yàn)中成功完全消除移植瘤小鼠的腫瘤，有改善光聲成像和增強(qiáng)PTT療效的作用，但使用時(shí)需要ICG與肽分別瘤內(nèi)注射，增加患者治療過程中的痛苦，且僅適用淺表層腫瘤。

自組裝肽在輸送抗腫瘤化療藥物方面極具臨床轉(zhuǎn)化潛力，許多研究中用ALP底物肽設(shè)計(jì)自組裝肽，經(jīng)ALP去磷酸化作用激發(fā)肽的自組裝。但ALP在正常組織廣泛存在，且許多非癌變因素也引起ALP的水平變化，因此ALP響應(yīng)藥物經(jīng)常通過瘤內(nèi)注射使用。

3.6PSA響應(yīng)納米藥物 PSA響應(yīng)納米藥物的設(shè)計(jì)原理與特點(diǎn)：PSA響應(yīng)納米藥物專一地用于治療前列腺腫瘤。前列腺癌生長緩慢、隱匿性強(qiáng)，轉(zhuǎn)移性前列腺癌的主要治療方法是抗雄激素療法，但它導(dǎo)致患者體內(nèi)雄激素劇烈下降，造成多系統(tǒng)失衡，若長期治療，副作用極大。環(huán)磷酰胺是一種烷基化抗腫瘤藥物，具有廣譜抗癌活性。 JIANG等[54]將PSA底物肽SSFY與4-氨基環(huán)磷酰胺分子連接，當(dāng)加入PSA時(shí)迅速裂解釋藥，這樣的分子可作為酶激活的前體藥物，提高環(huán)磷酰胺生物利用度。雖然該藥物還處于研究初期，但它能大大降低環(huán)磷酰胺的治療劑量，有望成為治療前列腺癌的藥物。

前列腺特異性膜抗原(PSMA)也是前列腺癌治療靶點(diǎn)。XIANG等[55]制成了PSA和PSMA雙靶向脂質(zhì)體，脂質(zhì)體表面修飾葉酸(folic acid，F(xiàn)A)和PSA反應(yīng)肽，F(xiàn)A可被前列腺腫瘤過表達(dá)的細(xì)胞膜糖蛋白PMSA識(shí)別結(jié)合，PSA反應(yīng)肽包括陽離子CPP(聚Arg)、PSA底物結(jié)構(gòu)域(HSSKYQ)和屏蔽CPP的陰離子肽段(DGGDGGDGGDGG)，脂質(zhì)體內(nèi)負(fù)載沉默polo樣激酶1(PLK-1)基因的siRNA，該基因表達(dá)下調(diào)會(huì)使細(xì)胞凋亡。靜脈注射該藥物后，EPR效應(yīng)和FA配體的靶向作用使藥物富集在前列腺腫瘤部位，高水平的PSA裂解PSA反應(yīng)肽，去除聚陰離子結(jié)構(gòu)域的屏蔽作用，激活CPP結(jié)構(gòu)域，CPP和PMSA介導(dǎo)的內(nèi)吞作用協(xié)同使脂質(zhì)體進(jìn)入細(xì)胞，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。該合成策略用雙靶向原理提高脂質(zhì)體靶向特異性，在小鼠體內(nèi)療效顯著，提高抗前列腺癌療效。

PSA僅在前列腺特異性表達(dá)，且僅在前列腺有酶活性。前列腺癌專一性PSA控釋藥物大大降低藥物在其他部位的非特異靶向，提高藥物專一性治療的效率。

3.7氧化還原酶響應(yīng)納米藥物

3.7.1LOX響應(yīng)納米藥物的設(shè)計(jì)原理與特點(diǎn) 以LOX為靶向的納米藥物通過抑制LOX活性治療乳腺腫瘤。水溶性抗體LOXAB可抑制LOX活性，減緩腫瘤生長轉(zhuǎn)移，但治療劑量的LOXAB往往導(dǎo)致系統(tǒng)毒性，KANAPATHIPILLAI等[16]制成納米藥物L(fēng)OXABNPs，將LOXAB連接到聚乳酸-羥基乙酸-PEG(PLGA-b-PEG-COOH)納米共聚物表面，輸送LOXAB到腫瘤ECM的LOX，該藥物在乳腺移植瘤小鼠模型中抑瘤作用顯著，有效劑量是游離LOXAB的1/50，且有不易產(chǎn)生耐藥性的優(yōu)點(diǎn)。

3.7.2NOQ1響應(yīng)納米藥物的設(shè)計(jì)原理與特點(diǎn) NOQ1響應(yīng)納米藥物被用來提高化療藥物的生物利用度。GAYAM等[56]制成了NOQ1響應(yīng)MSNs，MSNs表面用α-環(huán)糊精和二甘醇形成的輪烷結(jié)構(gòu)封堵，輪烷結(jié)構(gòu)外側(cè)連接苯醌，MSNs內(nèi)部負(fù)載DOX。腫瘤部位的高水平NOQ1催化苯醌還原為氫醌，使輪烷結(jié)構(gòu)的“鏈”自動(dòng)斷開，釋放DOX。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示，MSNs與細(xì)胞孵育4 h，加入NOQ1后釋藥迅速，體內(nèi)試驗(yàn)中，負(fù)載DOX的MSN-NQO1第17天抑瘤明顯，遠(yuǎn)好于DOX單獨(dú)的治療效果有一定臨床使用價(jià)值。

氧化還原酶在氧化應(yīng)激中起著中心作用，是重要的治療靶點(diǎn)。除了化療，在抗腫瘤治療中，葡萄糖氧化酶也可用來進(jìn)行腫瘤的饑餓療法[57]，同樣能產(chǎn)生高療效。因此，氧化還原酶是一類非常有價(jià)值的腫瘤治療靶點(diǎn)。

3.8α-淀粉酶響應(yīng)納米藥物 α-淀粉酶響應(yīng)納米藥物的設(shè)計(jì)原理與特點(diǎn)：α-淀粉酶響應(yīng)納米藥物可用來輸送化療藥物。LI等[58]以羥乙基淀粉(hydroxyethyl starch，HES)為載體，制成α-淀粉酶和GSH雙重響應(yīng)的納米藥物HES-SS-PTX來輸送紫杉醇(paclitaxel，PTX)。靜脈注射后，血液中的α-淀粉酶水解 HES的糖苷鍵，HES-SS-PTX粒徑逐漸減小，這有利于其在腫瘤的深層穿透和富集，進(jìn)入細(xì)胞后，細(xì)胞內(nèi)高濃度GSH斷裂二硫鍵，釋放出游離PTX。該藥物的抗腫瘤效果(63.6%)高于Taxol?(52.4%)，相比易引起超敏反應(yīng)和神經(jīng)毒性的PTX類藥物Taxol和 Abraxane?，HES-SS-PTX毒副作用小，有很高的醫(yī)用價(jià)值。

α-淀粉酶響應(yīng)納米藥物可通過抑制細(xì)胞增殖的信號(hào)通路來抑制腫瘤生長。磷脂酶A2(PLA2)是一種抗癌蛋白，通過與表皮生長因子受體(EGFR)作用抑制表皮生長因子EGF與EGFR的結(jié)合。FERGUSON等[59]用磷脂酶A2連接糊精制成納米藥物，使其活性降低36%，糊精在腫瘤組織中被高水平的α-淀粉酶降解，磷脂酶A2活性完全恢復(fù)，磷脂酶A2抑制細(xì)胞增殖，發(fā)揮抑瘤作用。這種納米藥物有抗乳腺癌作用，但長期服用可能產(chǎn)生耐藥。

α-淀粉酶在乳腺腫瘤中高水平表達(dá)，常被用來開發(fā)酶響應(yīng)藥物治療乳腺癌。α-淀粉酶可降解HES、糊精、葡聚糖等天然多糖載體，適合作為酶響應(yīng)抗腫瘤納米藥物的內(nèi)源刺激。

3.9GGT響應(yīng)納米藥物 GGT響應(yīng)納米藥物的設(shè)計(jì)原理與特點(diǎn)：GGT響應(yīng)納米藥物能解決藥物在實(shí)體瘤中難以滲透擴(kuò)散的問題。腫瘤組織的血管分布雜亂，腫瘤間質(zhì)和腫瘤細(xì)胞致密，瘤內(nèi)滲透壓高，導(dǎo)致僅依靠被動(dòng)擴(kuò)散的納米藥物難以滲透到血管遠(yuǎn)端腫瘤細(xì)胞。ZHOU等[60]制成了運(yùn)輸抗腫瘤藥物喜樹堿(camptothecin，CPT)的長循環(huán)納米共聚物，它由單體2-(L-Y-谷氨酰-L-α-氨基丁胺)乙基丙烯酰胺(BEAGA)-CPT組成，其中CPT通過二硫鍵連接到BEAGA。在體循環(huán)中，聚2-(L-Y-谷氨酰-L-α-氨基丁胺)乙基丙烯酰胺(PBEAGA)-CPT為電中性，到達(dá)腫瘤血管時(shí)，血管的管腔內(nèi)皮細(xì)胞表面密集的GGT作用脫去γ-谷氨酰胺，產(chǎn)生氨基，使共聚物表面陽離子化而吸附于內(nèi)皮細(xì)胞，進(jìn)行吸附介導(dǎo)的跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)(adsorption-mediated transcytosis，AMT)進(jìn)入腫瘤間質(zhì)，也有一部分PBEAGA-CPT通過EPR效應(yīng)滲入腫瘤，同時(shí)腫瘤細(xì)胞表面大量的GGT介導(dǎo)藥物進(jìn)行AMT轉(zhuǎn)運(yùn)，PBEAGA-CPT在相鄰細(xì)胞間內(nèi)吞和外排，從而相對(duì)均勻地分布在實(shí)體瘤，進(jìn)入細(xì)胞的PBEAGA-CPT經(jīng)GSH斷裂二硫鍵釋放CPT。體內(nèi)試驗(yàn)中，該藥物能消除50 mm3的大腫瘤，抑瘤率高達(dá)99%，它將藥物在瘤內(nèi)的運(yùn)輸由被動(dòng)擴(kuò)散轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)滲透，解決了EPR效應(yīng)滲透率低的問題，克服了高壓導(dǎo)致藥物在瘤內(nèi)運(yùn)輸難的障礙，具有非常高的臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值。

GGT作用后的肽產(chǎn)生電荷翻轉(zhuǎn)，大大提高藥物進(jìn)入細(xì)胞的效率，但依靠GGT介導(dǎo)藥物輸送易引起耐藥性，且不適合GGT異質(zhì)腫瘤，治療中可與其他療法結(jié)合。

酶響應(yīng)納米藥物可結(jié)合多種療法，輸送不同種類的治療劑或成像劑，經(jīng)內(nèi)源性酶激活進(jìn)行精準(zhǔn)診療，是一種療效高、可塑性極強(qiáng)的載藥系統(tǒng)。酶響應(yīng)納米藥物總結(jié)見表2。

表2 酶響應(yīng)納米藥物的設(shè)計(jì)策略Tab.2 Design strategy of enzyme responsive nanomedicine

酶響應(yīng)納米藥物降低了藥物副作用，有望實(shí)現(xiàn)腫瘤精準(zhǔn)治療。sPLA2釋放共價(jià)連接磷脂藥物的設(shè)計(jì)策略中，納米脂質(zhì)體的水解產(chǎn)物AELs與化療藥物協(xié)同抗腫瘤，相比普通載藥系統(tǒng)，納米藥物釋藥迅速，抗腫瘤療效增強(qiáng)；依靠受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞的藥物，長期使用容易使受體下調(diào)產(chǎn)生耐藥，通過電荷翻轉(zhuǎn)來增加細(xì)胞對(duì)藥物的親和力是一種行之有效的方法；另外，腫瘤細(xì)胞表面GGT介導(dǎo)藥物跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)的策略很大程度上解決了EPR效應(yīng)介導(dǎo)藥物入瘤效率低和實(shí)體瘤滲透難的問題；對(duì)于載體，自組裝肽載體有低毒、易降解的優(yōu)點(diǎn)，具有很高的臨床應(yīng)用價(jià)值。需注意的是，異質(zhì)性腫瘤的酶分布不均勻，不同微環(huán)境的治療效果出現(xiàn)差異，這是酶響應(yīng)納米藥物面臨的一大問題，治療中需要與其他療法結(jié)合，更有效的抗腫瘤療法還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)束語

酶響應(yīng)納米藥物是由內(nèi)源性生物催化劑激活的納米藥物，與被動(dòng)靶向納米藥物相比，在靶部位的富集濃度更高、治療效果更好和毒副作用更低；不同腫瘤或同一種腫瘤的不同發(fā)展時(shí)期，酶種類和水平不同，這是患者個(gè)性化給藥的依據(jù)。

盡管酶響應(yīng)納米藥物具備諸多優(yōu)點(diǎn)，但鮮有臨床轉(zhuǎn)化成功的案例，在后續(xù)的酶響應(yīng)藥物研發(fā)中需關(guān)注以下幾個(gè)問題：① EPR效應(yīng)輸送藥物效率低且不穩(wěn)定。酶響應(yīng)納米藥物首先需要通過EPR效應(yīng)進(jìn)入腫瘤，但EPR效應(yīng)在腫瘤間存在差異，例如前列腺腫瘤、胰腺腫瘤相比肝細(xì)胞腫瘤與腎細(xì)胞腫瘤的血管密度低，EPR效應(yīng)較弱；另外，在血管同一部位的不同時(shí)期EPR效應(yīng)不同；收縮壓、凝血等因素也會(huì)影響EPR效應(yīng)[5]。因此，高效地輸送藥物需要開辟其他途經(jīng)，研究發(fā)現(xiàn)腫瘤血管的內(nèi)皮細(xì)胞有囊泡-空泡細(xì)胞器(vesiculo-vascuolar organelles， VVOs)結(jié)構(gòu)，它橫跨細(xì)胞質(zhì)，由大量相互連接的胞質(zhì)囊泡組成，一些小分子藥物可通過這些囊泡跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)[61]，若充分開發(fā)該途徑，將其與EPR效應(yīng)協(xié)同作用，可大大提高遞藥效率。②非病灶部位的酶易引起酶響應(yīng)納米藥物釋藥。許多腫瘤部位異常的酶在正常組織中也廣泛存在(如ALP)，且同一家族酶的底物類似，這會(huì)引起藥物在非靶部位釋放。為使酶響應(yīng)藥物只作用于病灶部位，還需發(fā)現(xiàn)更優(yōu)的腫瘤特異性酶。③酶響應(yīng)納米藥物的設(shè)計(jì)應(yīng)關(guān)注該酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。酶反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)程度都影響藥物釋放速度和治療效果，可根據(jù)酶催化動(dòng)力學(xué)優(yōu)化給藥劑量。④納米藥物易被RES攝取。90%納米藥物在給藥后都被RES攝取，為逃逸RES的清除，納米藥物的水合直徑需遠(yuǎn)大于15 nm，另外可用紅細(xì)胞膜包裹納米粒來遮蔽調(diào)理素，抑制吞噬細(xì)胞的識(shí)別作用[4，62-63]。⑤人與小鼠的生理不同易使藥物臨床轉(zhuǎn)化失敗。目前納米藥物的開發(fā)過度依賴小鼠，但小鼠體內(nèi)環(huán)境、酶組成與人不同，這使移植瘤小鼠和人使用相同藥物后，產(chǎn)生不同的療效，例如小鼠和人的酯酶活性不同，小鼠酯酶響應(yīng)的抗腫瘤藥不適用于對(duì)人治療[64]，因此還需要進(jìn)一步研究。⑥多種刺激響應(yīng)納米藥物不穩(wěn)定。多種刺激響應(yīng)納米藥物的制備和治療機(jī)制較為復(fù)雜，一種刺激的缺失可能導(dǎo)致藥物治療失敗，需要在活體模型動(dòng)物規(guī)律用藥的情況下連續(xù)長時(shí)間觀察效果，并對(duì)單一刺激缺失時(shí)的療效和毒性進(jìn)行評(píng)估。