孫欽坤,陳瓊?cè)A

子宮內(nèi)膜異位癥(endometriosis，EMs)以子宮腔外存在異常生長的子宮內(nèi)膜樣腺體和間質(zhì)為特征,該疾病影響10%～15%的育齡期婦女,最常見的癥狀是疼痛和不孕癥[1]。EMs明確診斷依賴有創(chuàng)性腹腔鏡手術(shù)，缺乏高效的早期診斷方法,治療以激素調(diào)控、手術(shù)切除和長期管理為主[2]。然而，激素相關(guān)不良反應(yīng)限制了藥物療法的長期使用。手術(shù)的5年復(fù)發(fā)率超過一半[3]。此外，深部浸潤型EMs發(fā)生部位解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)增大且治療效果不佳。因此，探索新的診斷和治療策略極其重要。

二十年來，納米技術(shù)在多種疾病中的應(yīng)用得到廣泛探索，尤其是腫瘤領(lǐng)域。一方面，許多報(bào)告表明，納米技術(shù)具有改善常規(guī)治療(例如化療)和成像[例如磁共振成像(MRI)]的潛力[4]。納米材料可作為藥物或成像劑的遞送載體，提高利用率并明顯降低毒副作用[5-6]。另一方面，許多納米材料存在理化刺激下的特殊反應(yīng)。當(dāng)存在適當(dāng)光、熱或酸堿刺激時(shí)，納米材料形態(tài)或性質(zhì)產(chǎn)生劇烈變化，稱為材料的光、熱或酸堿響應(yīng)性。據(jù)此開發(fā)出了納米技術(shù)中獨(dú)特的治療方法，包括光聲成像(photoacoustic imaging，PAI)、光熱治療(photothermal therapy，PTT)和基因治療(gene therapy)等[7]。

近年來，已有文獻(xiàn)報(bào)道納米顆粒在EMs疾病模型中的研究[5，8-16]，尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)的臨床試驗(yàn)。然而多種證據(jù)表明，納米技術(shù)有潛力為這種難治性的疾病提供新穎的診斷和治療策略，值得更深入全面的研究?，F(xiàn)就納米顆粒的類型、靶向性特點(diǎn)及治療方式進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 納米顆粒的類型

常見的納米顆粒一般分為4類，即脂質(zhì)體(liposomes)、聚合物納米顆粒(polymeric nanoparticles)、枝狀聚合物(dendrimers)和無機(jī)納米顆粒(inorganic nanoparticles),見圖1。

圖1 常見納米顆粒

脂質(zhì)體是由類似細(xì)胞膜的雙層磷脂組成的球狀體，其研發(fā)歷史久遠(yuǎn)且應(yīng)用最為廣泛。最早于1995年，美國FDA批準(zhǔn)脂質(zhì)體Doxil上市，用于治療多種腫瘤[17]。近年，mRNA脂質(zhì)體用于開發(fā)新冠肺炎疫苗。目前，與EMs相關(guān)的脂質(zhì)體鮮有報(bào)道。

聚合物納米顆粒是由可生物降解或者天然存在的聚合物組成的有機(jī)納米顆粒，如聚乳酸-羥基乙酸(polylactic-co-glycolic acid，PLGA)或者殼寡糖(chitosan oligosaccharide)納米顆粒[5-6，9-10]。聚合物納米顆粒的主要優(yōu)點(diǎn)是以較低的工程化設(shè)計(jì)難度實(shí)現(xiàn)包括響應(yīng)環(huán)境信號(hào)(例如酸堿、溫度、酶)和表面配體修飾等的復(fù)雜功能[18]。EMs相關(guān)文獻(xiàn)已報(bào)道應(yīng)用殼寡糖-硬脂酸(chitosan oligosaccharide-stearic acid，CSO-SA)[6]、聚乙二醇-聚己內(nèi)酯(polyethylene glycol-polycaprolactone，PEG-PCL)[15]和PLGA聚合物[9]等包載質(zhì)粒、siRNA和抗體。

枝狀聚合物是一種較大的聚合物納米顆粒，因分支多，呈樹枝狀而得名。枝狀聚合物擁有非常大的表面積，因而負(fù)載能力強(qiáng)。由于分支的單體容易定制，開發(fā)特定藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的藥物相對(duì)簡單。目前聚酰胺-胺枝狀聚合物(polyamidoamine，PAMAM)可與抗體結(jié)合以進(jìn)行靶向治療[12]。

無機(jī)物納米顆粒已用于EMs診斷與治療的研究[8，19]。一方面，無機(jī)物納米顆粒擁有性質(zhì)穩(wěn)定、功能多樣等優(yōu)點(diǎn)，良好的光熱轉(zhuǎn)化性能通常用于MRI和光熱治療。另一方面，無機(jī)物納米顆粒不可生物降解，對(duì)機(jī)體損傷性大。因此，亟需進(jìn)一步研究來探索低毒性或無毒性的無機(jī)納米顆粒。

2 納米顆粒的靶向性

相較于傳統(tǒng)藥物，靶向性是納米技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在腫瘤領(lǐng)域，一般認(rèn)為，通過利用增強(qiáng)的通透和保留效應(yīng)(enhanced permeability and retention effect，EPR)，可將納米顆粒被動(dòng)靶向(passive targeting)至實(shí)體瘤。多數(shù)腫瘤組織存在大量隔膜未封閉的新生血管以及淋巴管缺陷。因此，適當(dāng)尺寸的納米顆粒通過腫瘤血管微孔泄露滲入腫瘤組織，由于淋巴引流減少而在腫瘤微環(huán)境中蓄積[20],見圖2。

研究表明，EMs病灶血管豐富并處于炎癥狀態(tài)。在腹腔鏡檢查過程中，經(jīng)常觀察到EMs病變周圍的血管增加[21-23]。其中，未成熟血管數(shù)量是其他組織的數(shù)倍[21]。同樣，血管抑制劑可抑制EMs的生長[24]。此外，在實(shí)體腫瘤中涉及的血管通透性和EPR效應(yīng)的各種因素[例如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、緩激肽、活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)、前列腺素(PGs)]也與EMs相關(guān)[22]。異位病變還可通過產(chǎn)生細(xì)胞因子、趨化因子和PGs等引起局部炎癥反應(yīng)和免疫細(xì)胞改變，尤其巨噬細(xì)胞受到關(guān)注[23](圖2)。由此可見，EMs與實(shí)體瘤的微環(huán)境相近，可假設(shè)全身注射的納米顆粒同樣經(jīng)未成熟的高滲透性血管滲出并在子宮內(nèi)膜異位病變中蓄積。

圖2 納米顆粒被動(dòng)靶向至腫瘤組織圖示

利用熒光染料標(biāo)記納米顆粒，并通過熒光成像方式追蹤納米顆粒在動(dòng)物體內(nèi)的分布，現(xiàn)有幾篇文獻(xiàn)描述了子宮內(nèi)膜異位組織中納米顆粒的積累和保留情況[6，15-16]，但納米顆粒在子宮內(nèi)膜異位組織中分布的研究仍相對(duì)較少。

在被動(dòng)靶向的基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用靶向配體(例如肽，抗體，小分子等)修飾納米顆粒實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的保留和積累[25]，稱為主動(dòng)靶向(active targeting)。全身注射的納米顆粒必須首先通過被動(dòng)靶向到達(dá)表達(dá)靶受體的組織，進(jìn)而配體與受體組織結(jié)合[26]。Guo X等[16]的研究表明，工程化金納米顆粒表面的TNYL 多肽標(biāo)記通過與EMs病灶過度表達(dá)的酪氨酸蛋白激酶受體B4(EphB4)受體結(jié)合實(shí)現(xiàn)更高效的蓄積。

3 基于納米顆粒的治療方式

多種形式的納米顆粒具有治療EMs的潛力，它既可單獨(dú)用作治療劑，又可用作其他藥物的遞送載體。同時(shí)，納米顆粒的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是將不同的治療分子封裝在同一遞送載體中并作用于疾病的多個(gè)治療靶點(diǎn)。文獻(xiàn)表明，針對(duì)EMs治療現(xiàn)已開發(fā)了多種基于納米顆粒的策略，包括傳統(tǒng)藥物治療、基因治療、光療和免疫療法，并在動(dòng)物模型中驗(yàn)證了方法的可行性。

3.1 傳統(tǒng)靶點(diǎn)

EMs是一種激素依賴性疾病，另外氧化應(yīng)激通過在盆腔內(nèi)引起炎癥反應(yīng)而促進(jìn)子宮內(nèi)膜異位的發(fā)病和發(fā)展。炎癥反應(yīng)可能連同局部芳香酶和雌激素形成炎癥-激素的正反饋[27]。氧化應(yīng)激可誘導(dǎo)VEGF mRNA的過表達(dá)和血管生成的增加[28]。Chaudhury K等[8]發(fā)現(xiàn)氧化鈰無機(jī)納米顆?？汕宄杂苫l(fā)揮EMs治療作用，治療組小鼠觀察到血清氧化應(yīng)激標(biāo)志物下調(diào)與病灶腺體減少。Singh AK等[14]提出了一種基于兩種治療劑沒食子酸和強(qiáng)力霉素的組合療法。沒食子酸的抗炎促凋亡特性以及強(qiáng)力霉素的基質(zhì)金屬蛋白酶抑制活性共同作用于病灶。相較于單藥組，組合治療組小鼠病灶腺體數(shù)量更少。納米顆粒還被用于減輕EMs相關(guān)性疼痛。Yuan M等[10]應(yīng)用一種包載疼痛受體拮抗劑A-317491的納米顆粒治療疼痛,通過熱痛覺測(cè)試發(fā)現(xiàn)治療組大鼠痛覺敏感性下降。

3.2 基因治療

異位內(nèi)膜組織存在大量異常表達(dá)的基因。納米顆粒發(fā)揮的作用類似病毒載體，可將質(zhì)粒、mRNA和siRNA等包載在內(nèi)部轉(zhuǎn)染異位細(xì)胞。納米顆粒以其靶向、低毒和高效的優(yōu)點(diǎn)成功進(jìn)行體內(nèi)轉(zhuǎn)染。納米顆粒進(jìn)入細(xì)胞后形成內(nèi)吞體(endosome)，RNA從內(nèi)吞體逃逸后釋放到胞質(zhì)并發(fā)揮作用[29]。在EMs領(lǐng)域，Zhao MD等[6]利用聚合物殼寡糖-硬脂酸包載色素上皮衍生因子(PEDF)質(zhì)粒發(fā)揮抗血管作用。在大鼠模型中，治療使病灶體積減少了約50%。之后，包載水通道蛋白2(AQP2)siRNA的聚合物治療組同樣觀察到病灶大小顯著下降以及腺體間質(zhì)的萎縮[5]。

3.3 光療

作為一種新的治療方式，光療利用某些納米顆粒的光響應(yīng)性質(zhì)。它通常分為兩類： PTT和光動(dòng)力療法(photodynamic therapy，PDT)。在PTT中，吸光分子用于將光能轉(zhuǎn)換成熱能并產(chǎn)生病變的局部熱療。產(chǎn)生的熱量主要通過誘導(dǎo)凋亡或壞死導(dǎo)致細(xì)胞死亡。而PDT是一種主要通過激發(fā)光敏劑與分子氧之間的相互作用產(chǎn)生有毒的ROS來破壞病變組織的方法[30-31]。Moses AS等[15]研究出包載硅萘菁 (silicon naphthalocyanine ，SiNc)的 PEG-PCL 納米顆粒。由于近紅外光(near infrared,NIR)穿透力強(qiáng)，可達(dá)深部組織，經(jīng)吸光分子硅萘菁轉(zhuǎn)化為熱能。在照射15 min后，病灶局部升溫至53℃并導(dǎo)致猴EMs細(xì)胞95%死亡。

3.4 免疫治療

免疫治療通過激活或抑制免疫系統(tǒng)來治療疾病，已成為多種腫瘤的治療熱點(diǎn)。免疫療法通過刺激免疫系統(tǒng)來啟動(dòng)或放大免疫反應(yīng)，方法是針對(duì)特定的免疫細(xì)胞群體，例如巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、T細(xì)胞和其他淋巴細(xì)胞，或者非特異性刺激多種免疫細(xì)胞[32]。Liu Q等[9]研究了包載anti-CTLA-4抗體的PLGA納米顆粒對(duì)CD4 + CD25 + Tregs的作用。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)組EMs小鼠腹腔液中CD4 + CD25 + Tregs數(shù)量顯著減少；共培養(yǎng)過程中，異位內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞增殖與侵襲均明顯下調(diào)。

4 結(jié)論和未來展望

盡管納米藥物在EMs中應(yīng)用的研究仍處于起步階段，但總結(jié)上文內(nèi)容不難發(fā)現(xiàn)，基于納米顆粒的策略在多種模型中被證明是有效的。不同類型納米顆粒富集于異位病灶，并根據(jù)各自的治療方式成功地降低了病變大小和腺體數(shù)量。由此可見，納米技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)為EMs的診斷和治療打開了一扇新的大門。EMs相關(guān)癥狀是不可忽視的臨床難題，納米技術(shù)能否提供高效的對(duì)癥方法值得進(jìn)一步探索。EMs病灶可累及包括卵巢、腹膜、腸管、韌帶和膀胱等多種器官，不同分型EMs發(fā)病機(jī)制存在差異，癥狀特點(diǎn)不同，這提示了分型對(duì)治療策略的影響。

EMs是一種良性疾病，與腫瘤相比，對(duì)治療的安全要求更高。安全性是開發(fā)有效治療策略中不可忽視的重要考量標(biāo)準(zhǔn)。探索安全高效的策略離不開對(duì)材料的優(yōu)化，而明確納米材料與EMs細(xì)胞和組織的相互作用便成為了一個(gè)關(guān)鍵的方向。

如前所述，納米顆粒在EMs動(dòng)物模型中顯示出與腫瘤相似的生物分布特征和功效，這提示了借助已有的腫瘤領(lǐng)域研究成果發(fā)展新策略的可能。然而，EMs動(dòng)物造模方式多樣且未統(tǒng)一，因此給準(zhǔn)確評(píng)估不同藥物的性能帶來干擾和困難。

在面臨高效診斷和治療策略屈指可數(shù)的情況下，納米技術(shù)能否成為一個(gè)新的突破口，這有待于基礎(chǔ)和臨床的進(jìn)一步探討和研究。