楊成莉，王 月，何 俊，曾凡群

(1.遵義醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，貴州 遵義 563099； 2.遵義醫(yī)學(xué)院 醫(yī)學(xué)與科技學(xué)院，貴州 遵義 563099)

綜述

基于PLGA的納米基因載體及其在癌癥治療中的應(yīng)用進(jìn)展

楊成莉1，王 月2，何 俊1，曾凡群1

(1.遵義醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，貴州 遵義 563099； 2.遵義醫(yī)學(xué)院 醫(yī)學(xué)與科技學(xué)院，貴州 遵義 563099)

隨著基因用于癌癥治療研究進(jìn)展，尋找安全、有效載體將目的基因高效準(zhǔn)確運(yùn)送至癌癥部位，成為制劑學(xué)研究的重點(diǎn)。本文通過歸納總結(jié)近年國內(nèi)外的文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)PLGA的納米基因載體用于癌癥治療進(jìn)行綜述性研究。探討PLGA納米粒作為癌癥治療基因載體的潛在臨床應(yīng)用價(jià)值,期望對(duì)PLGA納米基因載藥系統(tǒng)的應(yīng)用有更深層次的了解。結(jié)果顯示PLGA是一種極具潛力的納米粒基因載體材料，用于制備基因載體，具有極大的應(yīng)用價(jià)值，且被廣泛應(yīng)用于癌癥治療實(shí)驗(yàn)研究中，對(duì)癌癥的治療有極大的潛在臨床應(yīng)用價(jià)值

聚乳酸-羥基乙酸共聚物；納米粒；基因；癌癥治療

癌癥嚴(yán)重危害人體健康，目前其治療方法仍為手術(shù)切除、免疫治療、放射治療和化學(xué)治療以及多種治療手法相結(jié)合的綜合治療。隨著基因治療的研究進(jìn)展，越來越多基因片段(包括DNA 、RNA)被用于癌癥治療，比如受體相互作用蛋白-3(receptor-interacting protein3，RIP3)、混合系列蛋白激酶樣結(jié)構(gòu)域(human mixed lineage kinase domain-like ，MLKL)、小鼠存活素T34A(survivinT34A)等[1-4]。但是，基因片段為高度親水性的大分子物質(zhì)，在生理?xiàng)l件下帶負(fù)電荷，而細(xì)胞膜的磷脂雙分子層也帶負(fù)電荷。因此，目的基因難以通過細(xì)胞膜進(jìn)入靶細(xì)胞，且目的基因單獨(dú)使用時(shí)很容易被核酸酶裂解，可通過相應(yīng)的載體保護(hù)以保持其有效性和完整性。因此許多實(shí)驗(yàn)研究者將抗癌目的基因包裹于脂質(zhì)體、微球、微囊、納米粒等[5-7]，制備新型基因載體用于體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究，獲得良好的實(shí)驗(yàn)抗癌效果。

聚乳酸-羥基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolicacid),PLGA]為生物可降解的高分子聚合物，是由乳酸(lacticacidosis,LA)和羥基乙酸(Glycolic acid,GA)這兩種單體按照不同比例縮聚而成，并且通過美國FDA批準(zhǔn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[8]。PLGA納米粒作為基因載體具有良好的生物相容性、生物可降解性、合成簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、機(jī)械強(qiáng)度大、降解速度可調(diào)節(jié)以及可塑性良好等特點(diǎn)[9]，所以PLGA納米?；蜉d體在近幾年癌癥的診斷和治療中應(yīng)用極為廣泛。

本文主要綜述PLGA納米基因載體用于癌癥治療的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹PLGA納米基因載體種類、制備方法以及PLGA的納米基因載體在癌癥治療方面的應(yīng)用。

1 PLGA納米基因載體種類

PLGA作為基因載體材料應(yīng)用頗多，相關(guān)載體類型也有極為豐富的研究。一般將PLGA制備成微球、微囊、陽離子、膠束或納米粒等。

1.1 PLGA納米膠束 納米膠束是指由合成的兩親性嵌段共聚物在溶液中自組裝形成的一種熱力學(xué)穩(wěn)定納米載藥系統(tǒng)，粒徑為10～100 nm。PLGA納米膠束有以下優(yōu)點(diǎn)：載藥范圍廣、粒度均一、不良反應(yīng)少、作用時(shí)間長、制備過程簡(jiǎn)單、制作成本低等。

1.2 PLGA微球 若使藥物溶解或分散在高分子材料中，形成的骨架性微小球狀實(shí)體，稱之為微球。微球是近30年應(yīng)用于藥物的載體，它的粒徑為1～250 μm。 PLGA微球有以下優(yōu)點(diǎn)：提高藥物穩(wěn)定性、減少刺激性、提高療效、降低毒副作用等。

1.3 PLGA納米粒 納米粒是指由天然的、合成或半合成的高分子材料制成的微粒。良好的PLGA納米粒粒徑一般在200nm以下。納米粒作為基因載體，可以很好地保護(hù)基因不被破壞，且對(duì)機(jī)體無免疫原性和毒性。此外，PLGA納米粒具有良好的攝取效果，能將DNA導(dǎo)入到胞漿中，控制DNA的釋放而延長其在體內(nèi)的作用時(shí)間[11]。PLGA納米粒粒徑越小，藥物越容易被吸收，所以納米粒的吸收率比微球的吸收率高。實(shí)驗(yàn)研究表明在人的結(jié)腸腺癌細(xì)胞(Caco-2)中，納米粒相對(duì)于微球的吸收率提高了6倍[12]。在小鼠腸管原位模型中也得到了類似的結(jié)果。100 nm的納米粒相對(duì)1 μm和10 μm微球的吸收率提高了15到250倍[13]。大量的實(shí)驗(yàn)研究表明了細(xì)胞、組織、器官等對(duì)載體的吸收率和靶向性具有尺寸依賴性，粒徑均勻、細(xì)小納米粒的吸收率和靶向性更高，基因表達(dá)效果更明顯。所以，PLGA納米粒較微球具有更廣泛的研究。

2 PLGA納米?；蜉d體的制備

PLGA納米粒基因的制備方法諸多，其中以乳化溶劑揮發(fā)法制作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠而備受常用。復(fù)乳化溶劑揮發(fā)法、自乳化溶劑擴(kuò)散法、噴霧干燥法、溶劑置換法、CO2超臨界流體乳液萃取法、鹽析法、相轉(zhuǎn)變法、高壓乳均法和納米粒沉淀法等因部分特有優(yōu)點(diǎn)被運(yùn)用于PLGA納米基因載體制備中。本文重點(diǎn)介紹復(fù)乳化溶劑揮發(fā)法、納米粒沉淀法、噴霧干燥法3種方法。

2.1 復(fù)乳化溶劑揮發(fā)法 復(fù)乳化溶劑揮發(fā)法是制備PLGA納米?；蜉d體最常規(guī)的方法，它是在傳統(tǒng)的乳化溶劑揮發(fā)法基礎(chǔ)上經(jīng)過反復(fù)多次的乳化揮發(fā)制備所得。具體過程如下：將含有基因的水溶液加入溶有聚合物的有機(jī)溶劑中，剪切或超聲使成為初乳(W/O型)，再將初乳轉(zhuǎn)入含乳化劑的水溶液中，均化成復(fù)乳(W/O/W型)，除去有機(jī)溶劑，洗滌收集即得[14]。復(fù)乳化溶劑揮發(fā)法廣泛應(yīng)用于脂溶性小分子化合物、大分子藥物的包封。但該法的缺點(diǎn)是工藝制備操作較為復(fù)雜，影響變量因素較多，擴(kuò)大化生產(chǎn)比較困難。

2.2 納米粒沉淀法 納米粒沉淀法又叫界面沉積法。使用具有揮發(fā)性的有機(jī)溶劑，將包裹聚合物、藥物和親脂性表面活性溶劑3種組分?jǐn)嚢韬蟮稳牒蟹€(wěn)定劑的水相中，不能溶解的聚合物通過界面遷移，析出并固化，形成納米粒，待有機(jī)溶劑揮發(fā)后，離心收集納米粒[15]。與復(fù)乳化溶劑揮發(fā)法相比較，納米粒沉淀法操作步驟簡(jiǎn)單，因?yàn)闆]有經(jīng)過乳化過程，且不需要借助外界條件，不產(chǎn)生其他有毒、無用的雜質(zhì)，并且在其中無殘留的溶劑，能循環(huán)使用，所以能擴(kuò)大化生產(chǎn)。但由于該法只能用于脂溶性藥物的包載，所以在很大程度上限制了它的應(yīng)用范圍。

2.3 噴霧干燥法 為了保持DNA結(jié)構(gòu)的完整性，可通過干燥法收集顆粒，常用方法為噴霧干燥法。該方法將PLGA納米乳狀液用霧化器噴霧，通過向上流動(dòng)的氮?dú)飧稍?，既能有效去除有機(jī)殘留溶劑，還能避免了顆粒在凍干過程中發(fā)生聚集[16]。噴霧干燥法在包封率方面有很大優(yōu)勢(shì)，但在干燥操作過程中容易使DNA失活，導(dǎo)致基因不能更好地表達(dá)，且很容易使顆粒聚集，粒徑分布不均

3 基于PLGA的納米粒載藥系統(tǒng)在癥治療方面的應(yīng)用

基因治療是近幾年來癌癥治療研究的熱門，通過植入外源性治療基因片段來達(dá)到治療目的?；蛑委煏r(shí)需將目的基因片段插入質(zhì)粒DNA并嵌入機(jī)體細(xì)胞，通過目的基因在體內(nèi)的表達(dá)糾正某些基因缺陷[17]。干擾RNA(Small interfering RNA ，siRNA)、質(zhì)粒DNA(PlasmidDNA，pDNA)，單獨(dú)于體內(nèi)使用會(huì)被核酸酶降解。PLGA納米粒將DNA或RNA包裹于其中能抵抗核酸酶的降解，保持其完整的構(gòu)型，極大提高DNA在血漿中的穩(wěn)定性[18]。

3.1 載RNA的PLGA納米粒用于癌癥治療的研究 RNA干擾(RNA interference,RNAi)是最近幾年發(fā)展起來的一種有效阻斷基因表達(dá)的技術(shù)。siRNA作為該技術(shù)的效應(yīng)分子，在細(xì)胞內(nèi)通過RNA誘導(dǎo)基因沉默復(fù)合物的生成，特異性地降解RNA，從而靶向性地阻斷有關(guān)蛋白的表達(dá)。因此利用該技術(shù)可以抵抗癌細(xì)胞的多藥耐性，還能提高抗癌效果[19]。鄧力蔚等采用PLGA納米粒包裹的P-gpshRNA和化療藥物阿霉素用于抑制乳腺癌細(xì)胞(Michigan Cancer Foundation - 7，MCF-7)的增殖，減少癌細(xì)胞的擴(kuò)散，從而提高治療效果[20]。Zhou等采用偶聯(lián)特異性肽鏈的PLGA包裹的siRNA在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)了靶向性地向肺部siRNA的傳遞，有效地延長siRNA在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，從而提高癌癥治療的效果[21]。Kim T I等通過制備聚醚酰亞胺(Polyetherimide,PEI)與PLGA制備的嵌段聚合物膠束載siRNA用于肝癌細(xì)胞，有效抑制肝癌細(xì)胞增殖，且對(duì)正常細(xì)胞小鼠成肌細(xì)胞、人胚腎細(xì)胞毒性較小[22]。

微小RNA(microRNA，miRNA)是一類由內(nèi)源基因編碼的長度約為22 個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA 分子,其在細(xì)胞內(nèi)具有多種重要的調(diào)節(jié)作用。因此，miRNA載體研究也具有極大廣泛性，如脂質(zhì)載體、聚合物、無機(jī)納米載體等[23]。如Cosco D等，制備殼聚糖與PLGA復(fù)合物用于載miR-34a，對(duì)多種癌癥具有良好的治療作用[24]。

3.2 載DNA的PLGA納米粒用于癌癥治療的研究 通常質(zhì)粒DNA進(jìn)入血管后能迅速被核酸酶消化降解，但是由于納米基因載體有濃縮作用和核苷酸保護(hù)功能，與DNA形成一致的結(jié)構(gòu)，使DNA不被核酸酶消化降解[25]。Little S R等將質(zhì)粒DNA吸附于PLGA和生物可降解聚氨基酯(Poly amino ester,PBAE)混合物制備的納米粒中，加入的PBAE不僅沒有改變PLGA納米粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)和載藥量，而且還大大地提高了PLGA納米粒的釋放速度、基因轉(zhuǎn)染效率、體外穩(wěn)定性及包封率[26]。除將基因吸附于納米粒表面外，基因包載于納米粒內(nèi)也有諸多研究。如Tang J等通過采用復(fù)乳化溶劑揮發(fā)法將MsurvivinT34A基因采用磷酸鈣縮合后鑲嵌包載于PLGA納米粒中，用于小鼠乳腺癌治療，顯示很好的體內(nèi)外抗癌效果[27]。Hou X Y等將RIP3基因通過PEI縮合后包載于脂質(zhì)包裹PLGA納米粒內(nèi)用于小鼠結(jié)腸癌治療，獲得良好效果[28]。納米粒載體可保護(hù)DNA轉(zhuǎn)導(dǎo)，減少各種酶、組織細(xì)胞等的破壞，有利于DNA更快更穩(wěn)定地進(jìn)入靶細(xì)胞中。基于上述優(yōu)勢(shì)，PLGA納米粒用于癌癥治療得到極大推廣。

4 展望

基于PLGA納米粒作為載藥系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢(shì)如：①避免藥物在體內(nèi)過早分解，從而增加藥物的穩(wěn)定性；②由于納米粒小尺寸效應(yīng)，借助實(shí)體瘤的高通透性和滯留效應(yīng)，增加納米顆粒在癌癥血管處的滯留，實(shí)現(xiàn)納米粒被動(dòng)靶向于癌癥部位等；③基于PLGA納米基因載體延長在基因體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，降低自身毒性，提高治療效果等。以上優(yōu)勢(shì)為PLGA納米粒在臨床應(yīng)用奠定了一定的基礎(chǔ)。但是PLGA載藥也存在一些問題，如藥物的包封率低、載藥量低、生產(chǎn)成本高、不能大規(guī)模生產(chǎn)等，尤其載藥量低可能是PLGA載藥納米粒在臨床應(yīng)用中的最大阻礙。如能提供更多增大PLGA納米粒載藥量的方法，將為PLGA納米粒在基因治療中應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

PLGA納米粒作為一種非病毒基因載體，距離理想的基因載體仍存在一些缺陷。但是，相對(duì)于傳統(tǒng)化療藥物，基于PLGA的納米基因載體在治療癌癥方面具有諸多優(yōu)勢(shì)，對(duì)肆意威脅人類健康的癌癥治療具有良好的應(yīng)用前景和開發(fā)潛力。目前PLGA納米粒子實(shí)驗(yàn)研究的載藥傳遞系統(tǒng)已取得較為滿意的成果，隨著制劑學(xué)研究的進(jìn)一步發(fā)展，在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)之上可進(jìn)一步推廣應(yīng)用于臨床研究之中。

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[收稿2017-06-17;修回2017-10-17]

(編輯：譚秀榮)

AdvanceinthestudyofPLGAnanogenecarrierusedincancertreatment

YangChengli1,WangYue2,HeJun1,ZengFanqun1

(1.School of Pharmacy,Zunyi Medical University，Zunyi Guizhou 563099,China； 2.Medicine & Technology School,Zunyi Medical University,Zunyi Guizhou 563099,China)

As the gene is used for cancer treatment research,it is a key point to find safe and effective vectors to accurately transport the target genes to cancer sites.We summarized recent reports about the potential clinical application value of PLGA [poly(lactic-co-glycolicacid)] nanoparticles as cancer gene carriers and provided a deeper understanding of the application of PLGA nano-gene carrier system.PLGA as a kind of biodegradable material is of great application value in terms of delivering anti-cancer genes,the PLGA nanoparticle carrier is widely used in experimental study of cancer gene therapy and also expected to bring hope for human cancer treatment.

PLGA；nano particles；gene；cancer treatment

貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目基金資助(NO：黔科合支撐[2016]2854)。

Q782

A

1000-2715(2017)06-0693-04