劉梓昕，陳 恒，周 紅，閆曉瑩，王 東

(江漢大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北 武漢 430056)

腫瘤是一種古老的疾病，早在3 500多年以前便有歷史記載，它也是一種頑固的疾病，完全治愈腫瘤還面臨著巨大的挑戰(zhàn)。目前，腫瘤的治療手段包括化學(xué)藥物治療、放射性治療、手術(shù)治療和生物治療等四種手段[1]。其中化學(xué)藥物治療成本低、實(shí)施方便，是被人們普遍接受的治療方法。然而，化療藥物的不良反應(yīng)使其應(yīng)用受到限制[2]。納米技術(shù)起初以改變小分子化療藥物的藥代動力學(xué)屬性和生物分布為目的，從而期望提高治療指數(shù)和降低系統(tǒng)毒性[3-4]。自美國FDA批準(zhǔn)第一種抗腫瘤納米藥物-鹽酸阿霉素脂質(zhì)體(Doxil)[5]以來，納米藥物的研究領(lǐng)域迅速擴(kuò)展到其他腫瘤治療手段中，比如遞送蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子藥物、制備納米疫苗、遞送成像分子以指導(dǎo)手術(shù)切除等。

納米藥物依賴于特定的無機(jī)和有機(jī)材料以及特定的結(jié)構(gòu)模式在腫瘤治療中呈現(xiàn)出多方面的優(yōu)越性，包括尺寸可調(diào)性、增加藥物穩(wěn)定性、緩釋控釋性、靶向性和易修飾性等[6]。材料和藥物結(jié)構(gòu)模式的創(chuàng)新為腫瘤治療帶來更多選擇和更加個(gè)性化的治療方案的同時(shí)，也面臨著向臨床轉(zhuǎn)化的困境。納米材料的品種不斷更新，品質(zhì)也有顯著的提升，但是被批準(zhǔn)用于臨床的材料卻寥寥無幾，其原因在于納米材料體內(nèi)安全性評價(jià)體系是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)[5]。規(guī)?；a(chǎn)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜的納米制劑和完善的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)體系的建立也使得納米藥物的臨床轉(zhuǎn)化舉步維艱。因此，使用已被批準(zhǔn)的藥用輔料進(jìn)行研究可以提高臨床轉(zhuǎn)化速度，降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。聚乳酸-羥基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA]是被美國FDA批準(zhǔn)的高分子材料，由乳酸和羥基乙酸單體按所需比例聚合而成，具有可降解、無毒和生物相容性優(yōu)良等特點(diǎn)。以PLGA為材料制備納米粒的方法簡單，便于實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)；納米粒尺寸均一，便于質(zhì)量控制；PLGA納米粒刺激性小、無免疫原性[7]，安全性高。

近年來，PLGA已被廣泛用于制備納米藥物，其應(yīng)用范圍也不再局限于輸送小分子化療藥物。遞送核酸和構(gòu)建抗腫瘤疫苗正在成為PLGA應(yīng)用的新領(lǐng)域。多藥共載體系的構(gòu)建不僅可以一定程度上克服腫瘤耐藥性，而且可以發(fā)揮藥物間的協(xié)同作用，是PLGA納米藥物研究上的一個(gè)重要進(jìn)步。本文主要介紹PLGA遞送小分子化療藥物、核酸、疫苗和多藥共載的研究進(jìn)展。

1 PLGA納米藥物遞送小分子化療藥物

小分子化療藥物作用于腫瘤細(xì)胞增殖、生長的不同階段，可抑制或殺死癌細(xì)胞，是目前腫瘤治療的主要手段之一。腫瘤是體內(nèi)生長旺盛的組織，小分子化療藥物在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí)也會損傷正常組織細(xì)胞，尤其是快速增殖生長的細(xì)胞。小分子化療藥物的毒副作用給腫瘤治療帶來諸多不便，使其臨床應(yīng)用受到限制。另一方面，腫瘤細(xì)胞在與藥物相互作用的同時(shí)發(fā)展出耐藥性，也使得腫瘤治療更加復(fù)雜。

納米技術(shù)將藥物分子包載于特定材料中，形成直徑1～1 000 nm的納米藥物[8]，明顯改變藥物分子藥動學(xué)屬性，減少與正常組織的接觸從而降低毒副作用。PLGA納米粒在體內(nèi)分解為乳酸和羥基乙酸，最終以CO2和水的方式排出體外，是一種無毒的納米材料[9]，被廣泛采用。隨著研究的進(jìn)展，各種以PLGA為基礎(chǔ)的納米藥物被報(bào)道，其應(yīng)用可被概括為改善藥動學(xué)屬性和克服耐藥性等方面。前者主要通過被動靶向、主動靶向、控制釋放等手段實(shí)現(xiàn)，而后者則通常以添加抗耐藥性材料或共載藥物的方式實(shí)現(xiàn)。

1.1被動靶向輸送小分子化療藥物 利用實(shí)體腫瘤血管的高通透性和滯留效應(yīng)(EPR)[10]可實(shí)現(xiàn)被動靶向，使納米藥物在腫瘤部位富集，以改善組織分布來降低毒性、提高療效。岳武恒等[11]制備了胡桃醌PLGA納米粒，并以荷載黑色素瘤的裸鼠驗(yàn)證其靶向效果。小動物活體成像實(shí)驗(yàn)證明PLGA納米粒具有良好的穿透性和靶向性。楊聯(lián)軍等[12]使用PLGA包載阿霉素制備成粒徑(319.5±11.17)nm的納米粒，驗(yàn)證了納米粒良好的緩釋特性和對骨肉瘤MG63細(xì)胞良好的抑制作用。盡管實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了PLGA納米粒的優(yōu)越性，但是它易被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬[7]，導(dǎo)致體內(nèi)停留時(shí)間短，腫瘤聚集未達(dá)到預(yù)期。聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)化修飾是延長納米粒血液循環(huán)時(shí)間的常用手段。經(jīng)PEG化修飾的納米粒具備長循環(huán)特征，也被稱作長循環(huán)納米粒。王志清等[13]對包載三氧化二砷(As2O3)的PLGA納米粒進(jìn)行PEG化修飾以研究其藥動學(xué)特征，結(jié)果表明該納米粒在家兔體內(nèi)的分布相半衰期和消除相半衰期分別為As2O3注射劑的3.86與3.09倍，循環(huán)時(shí)間顯著延長。謝曉田等[14]使用紅細(xì)胞膜包被的仿生系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)紫杉醇-PLGA納米粒的長循環(huán)。

1.2主動靶向輸送小分子化療藥物 被動靶向基于實(shí)體瘤的EPR效應(yīng)，而實(shí)體瘤的一個(gè)顯著特點(diǎn)是高度異質(zhì)性，這導(dǎo)致被動靶向效率不高[15]。此外，被動靶向還存在穩(wěn)定性差、腫瘤組織內(nèi)藥物分布不均一的問題[16]。主動靶向主要通過納米粒表面修飾來識別腫瘤微環(huán)境中過度表達(dá)的受體，使藥物分子在腫瘤組織高度富集[15]。腫瘤細(xì)胞過表達(dá)多種蛋白分子，比如葉酸受體、CD44、整聯(lián)蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白受體等。根據(jù)這些蛋白的表達(dá)，葉酸(folic acid, FA)、透明質(zhì)酸、RGD短肽[15]和轉(zhuǎn)鐵蛋白[16]等分子常被修飾在納米粒表面，以實(shí)現(xiàn)主動靶向遞送化療藥物。馬桂蕾等[17]構(gòu)建了葉酸修飾的PEG-PLGA膠束，葉酸修飾提高了膠束的攝取率及對HeLa細(xì)胞的殺傷率。除了利用配體受體相互作用外，磁靶向技術(shù)在納米藥物研究中也被廣泛使用。該技術(shù)將磁性四氧化三鐵(Fe3O4)包載于納米載體內(nèi)，利用磁場實(shí)現(xiàn)腫瘤靶向。Gülistan Tanslk等制備了包載阿霉素的超順磁性Fe3O4-PLGA納米粒(DOX-PLGA-MNP)，并在MCF-7細(xì)胞中驗(yàn)證了磁靶向效率和腫瘤細(xì)胞毒性。結(jié)果指出，DOX-PLGA-MNP的靶向效率高達(dá)63%，其對MCF-7的殺傷性高于PLGA-MNP[18]。王巖等[19]研究了包載吳茱萸堿的Fe3O4-PLGA納米粒得出類似結(jié)果。為了增強(qiáng)藥物靶向性，某些具備雙重靶向性的納米粒也被構(gòu)建，如高秀軍等[20]使用生物素、乳糖酸雙重配體修飾包載槲皮素的納米粒，用于肝腫瘤研究。

1.3小分子化療藥物的控制釋放 腫瘤微環(huán)境特殊的理化性質(zhì)不同于正常組織，這一特點(diǎn)可被用來設(shè)計(jì)環(huán)境響應(yīng)性釋放的納米藥物。當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展出的環(huán)境響應(yīng)性納米藥物包括物理響應(yīng)(溫度、光、磁、超聲波等)、化學(xué)響應(yīng)(pH、還原)和生物響應(yīng)(酶、葡萄糖)三類[21]，以化學(xué)響應(yīng)性應(yīng)用最為廣泛。PLGA材料本身通常不具備上述敏感性，但通過材料改性或者與其他材料共用可實(shí)現(xiàn)控制釋放。

腫瘤組織增殖旺盛，需要攝取大量葡萄糖，同時(shí)腫瘤深部血管缺失，呈乏氧環(huán)境，腫瘤細(xì)胞的糖代謝以無氧氧化為主。即使在氧供應(yīng)充足的情況下，為了滿足能量需求，腫瘤細(xì)胞仍以無氧呼吸為主要途徑利用葡萄糖。這最終導(dǎo)致乳酸積累，從而使腫瘤組織pH(5.7～6.8)較正常組織(pH 7.4)偏低[21-22]。腫瘤細(xì)胞內(nèi)還有另一酸性區(qū)室，即溶酶體。溶酶體酸性進(jìn)一步降低可達(dá)到pH 4.5～5.5[23]。很多抗腫瘤納米藥物都被腫瘤細(xì)胞以內(nèi)吞的方式攝入內(nèi)體最后形成溶酶體。因此，抗腫瘤藥物必須從溶酶體逃逸才能在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用。Chhabra等[24]使用DOPE和PLGA構(gòu)建了雜化納米粒。DOPE為一種pH敏感磷脂，在低pH條件下促進(jìn)內(nèi)體-溶酶體膜的去穩(wěn)定化，實(shí)現(xiàn)溶酶體逃逸。通過研究不同濃度的添加效果，最終確定DOPE添加量為3%溶酶體逃逸效果最佳。

腫瘤細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽(GSH)含量顯著高于胞外環(huán)境，其濃度是胞外的100～1 000倍[25]。在納米材料中引入二硫鍵(S-S)或雙硒鍵(Se-Se)，可以實(shí)現(xiàn)抗腫瘤藥物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的釋放。Birhan等[26]制備了包載阿霉素的Bi(mPEG-PLGA)-Se2膠束控制藥物在細(xì)胞內(nèi)釋放。研究表明，在細(xì)胞內(nèi)GSH的刺激下阿霉素在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核內(nèi)釋放，引起HeLa細(xì)胞大量凋亡。

1.4包載小分子化療藥物的PLGA納米藥物在克服耐藥性中的應(yīng)用 作為藥物載體材料的PLGA沒有克服腫瘤耐藥的特性，文獻(xiàn)報(bào)道的研究多是通過改性PLGA或雙藥共載的方式克服腫瘤耐藥。Wang等[27]用低分子量魚精蛋白修飾PLGA來包載阿霉素克服乳腺癌細(xì)胞多藥耐藥性。魚精蛋白增加了納米粒細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞核內(nèi)的分布，并避免藥泵外排作用，藥物在荷耐藥性乳腺癌的小鼠腫瘤部位聚集，提高了治療效果，證明了設(shè)計(jì)的合理性。王慧欣等[28]還通過泊洛沙姆-188改性PLGA，研究了納米藥物的抗耐藥作用，研究指出納米粒在耐藥腫瘤細(xì)胞有較高攝取率和細(xì)胞毒性。泊洛沙姆-188修飾的PLGA納米粒能夠增強(qiáng)耐藥細(xì)胞對化療藥物的敏感程度，逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞多藥耐藥性。

曹曉靜等[29]報(bào)道了槲皮素與阿霉素聯(lián)載的方式克服乳腺癌多藥耐藥性。Ahmadi等[30]報(bào)道了阿霉素和維拉帕米共載的PLGA納米?？朔-gp介導(dǎo)的藥耐藥性研究。維拉帕米是常用的P-gp抑制劑，因此在腫瘤耐藥研究中應(yīng)用較廣泛。Zhao等[31]以白蘆藜醇和阿霉素共載克服多藥耐藥，研究表明兩藥共載有效降低多藥耐藥蛋白P-gp、MRP-1 and BCRP的表達(dá)，減少藥物外排從而逆轉(zhuǎn)耐藥，抑制小鼠腫瘤生長。

此外，Bowerman等[32]使用PRINT技術(shù)構(gòu)建了載紫杉醇的棒狀PLGA納米粒，以治療耐泰素的三陰性乳腺癌。結(jié)果表明，PLGA納米粒增加了紫杉醇血漿曲線下面積和半衰期，使藥物聚集在腫瘤組織，最終使存活時(shí)間從對照組的20 d延長到45 d。

2 PLGA納米藥物遞送腫瘤疫苗

近年來，腫瘤免疫治療進(jìn)展迅速，如預(yù)防宮頸癌的人乳頭瘤病毒(human papillomavirus,HPV)疫苗已經(jīng)上市[33]。納米載體將免疫佐劑和抗原共同遞送可達(dá)到傳統(tǒng)疫苗沒有的效果。PLGA除具備良好的生物相容性和可降解特性外還具備一定的免疫佐劑作用[34]，在納米疫苗領(lǐng)域備受關(guān)注。

Da Silva等[35]制備了共包載3種免疫佐劑[poly (I:C), R848 and CCL20]的PLGA納米粒以便探討納米疫苗在腫瘤治療中的應(yīng)用。3種免疫佐劑可將抑制性腫瘤微環(huán)境逆轉(zhuǎn)為炎性微環(huán)境，為免疫細(xì)胞對抗腫瘤提供有力支持。實(shí)驗(yàn)在惡性腫瘤模型中得到了良好結(jié)果，長期存活時(shí)間提高了75%～100%，無進(jìn)展生存期延長了兩倍。

Jahan等[36]以卵清蛋白(OV)為抗原、單磷脂酰脂質(zhì)A(MPLA)為免疫刺激劑，展開了探討PLGA納米疫苗平臺有效性的研究，在PLGA納米疫苗中連接抗-CD205抗體直接靶向DC細(xì)胞實(shí)現(xiàn)了抗原和刺激劑的有效遞呈。結(jié)果顯示，共遞送比單獨(dú)遞送引起更強(qiáng)的免疫效應(yīng)，比如特異性IgG抗體、細(xì)胞因子和記憶性T細(xì)胞產(chǎn)量增加。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，兩藥共載的PLGA納米疫苗引發(fā)了最強(qiáng)的效應(yīng)T細(xì)胞增殖和更多的細(xì)胞因子分泌，揭示PLGA遞送系統(tǒng)是一種成功的納米疫苗。

3 PLGA納米藥物遞送核酸分子

核酸藥物是一類具備藥理活性的DNA或RNA分子，易受核酸酶降解[37]。因此，核酸藥物通常依賴于載體輸送到靶細(xì)胞。與病毒載體相比，非病毒載體安全性更高，可實(shí)現(xiàn)核酸藥物的靶向釋放、緩釋和控制釋放，是目前核酸藥物遞送研究的熱門領(lǐng)域。非病毒載體借助納米技術(shù)，依靠材料本身的正電荷通過靜電引力與核酸分子形成納米復(fù)合體而被遞送。PLGA是一類高分子疏水材料，不帶電荷，無法直接遞送核酸藥物。PLGA與陽離子聚合物制備雜化納米粒是目前被科學(xué)研究普遍采用的方法。

Zhu等[38]使用PEI-cet、HA和PLGA 3種材料制備了復(fù)合納米粒PCPH NPs。其中，PEI-cet是陽離子材料有吸附核酸的作用，PLGA形成納米粒核心，HA在納米粒的最外層，可以靶向過表達(dá)CD44分子的腫瘤細(xì)胞實(shí)現(xiàn)靶向遞送。制備的PCPH NPs具備良好的壓縮DNA的能力，納米粒粒徑小，帶正電荷，易被白細(xì)胞吞噬。實(shí)驗(yàn)證明，PCPH NPs對HepG2細(xì)胞的轉(zhuǎn)染效果優(yōu)于PEI和商用轉(zhuǎn)染試劑。為了驗(yàn)證PCPH NPs遞送體系的有效性，anti-miR-221被成功遞送到HepG2細(xì)胞內(nèi)，并沉默了miR-221。miR-221是一種抑制p27Kip1和PTEN等基因表達(dá)的微RNA，p27Kip1是細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子家族基因，其產(chǎn)物p27Kip1蛋白將細(xì)胞周期阻滯在G1/S期，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖，PTEN編碼的蛋白質(zhì)具有磷脂酶活性，通過拮抗蛋白酪氨酸激酶活性抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展。在anti-miR-221被PCPH NPs導(dǎo)入細(xì)胞后，p27Kip1和PTEN蛋白的表達(dá)上調(diào)，腫瘤細(xì)胞HepG2的生長也因此被抑制。

Nagapoosanam等[39]以PLGA為核心，殼聚糖為陽離子材料遞送SiRNA，以沉默人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTERT)mRNA來抑制宮頸癌細(xì)胞系增殖，并取得預(yù)期進(jìn)展。

4 PLGA納米藥物多藥遞送系統(tǒng)

經(jīng)過多年的發(fā)展，納米藥物已經(jīng)成為多藥共載的優(yōu)良輸送系統(tǒng)。多藥載藥系統(tǒng)將2種或2種以上藥物共包載于同一納米載體，可實(shí)現(xiàn)多種協(xié)同作用，比如化療藥物之間、化療與核酸藥物、化療與免疫治療及化療與光熱療法等。腫瘤異質(zhì)性和多藥耐藥性的特點(diǎn)決定單一輸送藥物的方法治療效果不佳，使得多藥共載逐漸成為當(dāng)前發(fā)展趨勢。

Devulapally等[6]以PEG-PLGA為材料通過雙乳化法制備了吉西他濱(GEM)和antisense-miRNA-21共包載的納米粒，研究其在肝癌治療中的作用。在用藥物處理人肝癌細(xì)胞(Hep3B and HepG2)后，Bcl2和PTEN蛋白表達(dá)上調(diào)，腫瘤細(xì)胞被顯著地阻滯在S期，與單獨(dú)包載的納米粒相比，兩藥聯(lián)用對腫瘤細(xì)胞的抑制效果最突出，說明納米遞送體系可發(fā)揮不同藥物間的協(xié)同作用。

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，二甲雙胍和姜黃素都有抑制hTERT表達(dá)的作用，但作用機(jī)制不同，若將兩種藥物聯(lián)用可發(fā)揮協(xié)同的抑制作用。Farajzadeh等[40]以PEG-PLGA為納米材料制備了二甲雙胍和姜黃素共包載的納米粒Met-Cur-PLGA/PEG NPs，探究了兩種藥物的協(xié)同抗腫瘤作用。研究表明，Met-Cur-PLGA/PEG NPs比單獨(dú)使用兩種藥物能夠更有效地抑制hTERT的表達(dá)，從而顯示出協(xié)同抑制乳腺癌細(xì)胞T47D 增殖和增強(qiáng)的細(xì)胞周期阻滯作用。

5 結(jié)論和展望

最初，納米藥物以遞送單個(gè)化療藥物、改善其溶解性和藥動學(xué)特征為目的，實(shí)現(xiàn)藥物被動靶向。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，納米藥物已經(jīng)發(fā)展成一種多功能載藥平臺，主要體現(xiàn)在以下幾方面：①遞送貨物的種類擴(kuò)展到了蛋白、核酸等生物藥物；②釋放方式由單一的緩釋發(fā)展為環(huán)境響應(yīng)性釋放；③靶向的方式由被動變?yōu)橹鲃?，或雙重靶向；④從單藥遞送發(fā)展為多藥遞送，發(fā)揮藥物協(xié)同作用；⑤可整合多種治療方法，如免疫與化療聯(lián)用；⑥發(fā)展出了診療一體化平臺。

PLGA作為構(gòu)建納米載體的材料具備非常多的優(yōu)點(diǎn)，尤其生物相容性和可降解性使其能夠更方便地向臨床轉(zhuǎn)化。但是，結(jié)構(gòu)簡單、功能單一的PLGA已經(jīng)不再滿足科學(xué)發(fā)展的需要。PLGA的結(jié)構(gòu)修飾，如PEG化的PLGA，擴(kuò)展了它的應(yīng)用范圍，改善了納米藥物的性質(zhì)。制備PLGA雜化納米藥物也成為強(qiáng)化其功能的常用方法。值得指出的是，無論化學(xué)修飾還是雜化都會使得新載體陷入安全性評價(jià)和質(zhì)量評價(jià)困難的雙重窘境。研究者在構(gòu)建PLGA納米藥物的時(shí)候需要多多考慮材料的安全性和質(zhì)量控制的可行性，只有解決這些問題，才能使科學(xué)研究盡快地走向臨床為患者服務(wù)。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。