鉑類抗癌藥物納米膠束的研究進展

張晨蕾，夏成功，張銳，孫勇兵

（1.江西中醫(yī)藥大學現(xiàn)代中藥制劑教育部重點實驗室，江西 南昌 330004；2.江西中醫(yī)藥大學中藥固體制劑制造技術(shù)國家工程研究中心，江西 南昌 330006；3.山東省濟寧市泗水縣人民醫(yī)院藥劑科，山東 濟寧273200；4.江西本草天工科技有限責任公司，江西 南昌 330006）

順鉑、卡鉑、奧沙利鉑是被FDA 批準的鉑類藥物的代表，被廣泛運用于結(jié)腸癌、卵巢癌、小細胞肺癌等的臨床治療[1-3]。鉑類藥物主要通過誘導DNA 損傷導致癌細胞凋亡[4]。鉑類藥物在治療癌癥時可以與人體內(nèi)的正常分子和蛋白結(jié)合[5]，因此，鉑藥無法區(qū)分正常細胞和癌細胞，在殺死癌細胞的同時，也會損傷正常的機體細胞，產(chǎn)生的毒副作用嚴重影響了患者在治療過程中的生存質(zhì)量?；颊唛L時間使用鉑藥進行治療時極易產(chǎn)生耐藥性，也是鉑藥臨床應用的另外一個難題。因此開發(fā)高效、低毒、能克服腫瘤耐藥的新型鉑藥遞送系統(tǒng)，是鉑藥治療領(lǐng)域的研究熱點。

以表面活性劑或兩親性高分子在水中自組裝形成的膠束體系，作為疏水性藥物、大分子藥物和基因藥物等的載體，稱為膠束遞藥系統(tǒng)[6]。Yokoyama 等[7]在上世紀90 年代提出了可采用聚合物膠束遞送藥物的概念。近年來，隨著兩親性聚合物的迅猛發(fā)展，使得基于兩親性聚合物的自組裝納米膠束成為一種非常有前景的遞藥策略，尤其是兩親性聚合物膠束的外殼由聚乙二醇（PEG）構(gòu)成時，可以有效避免網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬作用從而延長藥物在體內(nèi)的循環(huán)時間和改善藥物的藥動學特性[8]。直接以疏水性藥物作為疏水段，在形成膠束的過程中可以避免不必要的輔料在體內(nèi)造成的毒性。

近年來，鉑類藥物納米膠束遞藥系統(tǒng)的研究得到迅猛的發(fā)展，在實現(xiàn)鉑藥“減毒增效”方面發(fā)揮著重要作用。本文綜述了鉑類藥物納米膠束系統(tǒng)的特點和作用，以期為開發(fā)出新的鉑類抗癌納米膠束制劑提供參考。

1 已上市的鉑類抗癌藥

自1978 年第一代鉑類藥物——順鉑上市開始，鉑藥的開發(fā)得到了廣泛的關(guān)注，鉑藥被廣泛應用于治療各種惡性腫瘤[9]。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在我國70%～80%的癌癥治療方案中需要加入鉑類藥物進行配伍[10]。目前，已上市的鉑藥種類及其臨床特點見表1。

2 鉑類抗癌藥納米膠束遞送系統(tǒng)的特點

鉑類抗癌藥納米膠束遞送系統(tǒng)的“減毒增效”作用集中體現(xiàn)在以下4 個方面：利用EPR 效應實現(xiàn)腫瘤靶向；利用腫瘤微環(huán)境實現(xiàn)控釋；克服腫瘤的耐藥性；四價鉑藥降低毒性。

2.1 利用腫瘤的EPR效應提高鉑藥的靶向性

腫瘤由于快速的生長進程，對納米粒子具有高通透性和滯留性[11]，即EPR 效應。鉑藥納米膠束系統(tǒng)利用EPR 效應在實現(xiàn)腫瘤靶向和降低毒性方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。Avaji 等[12]制備出一種新型的聚磷腈-奧沙利鉑聚合物，這種兩親性聚合物可以自組裝成粒徑為130 nm 的納米膠束，注射給藥2 h 和24 h 后腫瘤組織內(nèi)鉑濃度分別是正常組織內(nèi)鉑濃度的3.84倍和11.7倍，而且腎臟中的鉑藥蓄積量顯著降低。Sadhukha等[13]使用生物可降解聚合物聚乳酸-羥基乙酸共聚物制備卡鉑納米膠束，研究發(fā)現(xiàn)A549 肺癌細胞和MA148 卵巢癌細胞對卡鉑納米膠束的攝取是游離卡鉑的5 倍。體外細胞毒性研究表明，將卡鉑包裹在納米粒中可以顯著降低卡鉑在幾種細胞系中的IC50。激光共聚焦顯微鏡分析顯示，游離的卡鉑不能很好地滲透到細胞中，而負載卡鉑的納米粒能有效地被細胞吸收。這些結(jié)果表明，聚乳酸-羥基乙酸共聚物制備的膠束系統(tǒng)可以增強腫瘤細胞對卡鉑的攝取。Wang 等[14]使用聚乙二胺-聚天冬氨酸-聚乙二醇（PAMAM-PAsp-PEG）、cRGD 環(huán)狀多肽和花菁熒光染料（Cy5）偶聯(lián)物制備的卡鉑納米膠束，具有很高的膠體穩(wěn)定性、pH 依賴性釋放等特點，流式細胞儀和激光共聚焦顯微鏡觀測到它對卵巢癌細胞毒性和細胞攝取率均高于游離卡鉑。Yu[15]比較了使用聚（L-谷氨酸）接枝聚乙二醇（PLG-g-MPEG）作為順鉑載體的納米膠束與游離順鉑的動物體內(nèi)組織分布情況，由于EPR 效應，納米膠束在腫瘤部位顯著蓄積，是游離順鉑蓄積的鉑濃度的9.4倍。Lang 等[16]用十六烷基鏈和聚乙二醇對卡鉑進行修飾，合成的兩親性聚合物自組裝納米膠束的清除率降低了97.02%，實現(xiàn)了體內(nèi)長循環(huán)的目的。

2.2 利用腫瘤微環(huán)境實現(xiàn)鉑藥在腫瘤內(nèi)部靶向釋放

與正常細胞相比，由于腫瘤細胞過量產(chǎn)生谷胱甘肽（GSH）和活性氧（ROS），導致腫瘤細胞內(nèi)存在高氧化還原的微環(huán)境[17]。同時腫瘤細胞還是一個缺氧酸性微環(huán)境[18]。這些特殊的微環(huán)境已經(jīng)被用來設(shè)計微環(huán)境靶向的納米藥物遞送系統(tǒng)。

Kuang 等[19]將二硫鍵引入到奧沙利鉑和油酸的偶聯(lián)物中，奧沙利鉑四價鉑前藥能夠在水中自組裝成穩(wěn)定的納米膠束，構(gòu)成級聯(lián)反應模型。二硫鍵作為還原敏感型連接臂，在正常細胞較低的GSH 水平下實現(xiàn)了藥物釋放的延遲，在腫瘤細胞中實現(xiàn)了快速地釋放，降低了對正常組織的毒性；大鼠藥動學研究發(fā)現(xiàn)，該納米膠束在動物體內(nèi)的血液循環(huán)時間是游離奧沙利鉑組的3 倍，具有長循環(huán)的作用。Vivek 等[20]設(shè)計了殼聚糖為載體的智能pH響應型藥物傳遞系統(tǒng)，利用腫瘤酸性環(huán)境提高奧沙利鉑的臨床治療效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：奧沙利鉑殼聚糖納米膠束具有pH 依賴性的釋藥行為，在pH4.5時的釋放速度高于pH 7.4時；體外研究表明，MCF-7細胞孵育48 h 后，膠束的IC50值比奧沙利鉑降低13 倍；Western blot 研究發(fā)現(xiàn)，在該膠束孵育的乳腺癌MCF-7細胞中，Bax、Bik、cytC、Caspase-3、Caspase-9 的表達明顯上調(diào)，而Bcl-2 和Survivin 的表達則受到抑制，納米膠束以caspase依賴的方式誘導細胞凋亡，根據(jù)特定的生物信號釋放藥物。姜中雨等[21]采用透析法制備的腫瘤微環(huán)境響應的順鉑-聚谷氨酸聚合物納米膠束，結(jié)果表明該納米膠束可有效提高順鉑在腫瘤部位的蓄積能力，在正常組織肝臟、腎臟中的濃度與游離順鉑相比分別下降了42.3%和63.1%，該結(jié)果與Avaji[12]的結(jié)果一致。

2.3 克服耐藥性

腫瘤細胞的多藥耐藥是導致傳統(tǒng)藥物治療失敗的重要原因之一[22]。鉑類藥物的耐藥性主要來源于3 個機制：DNA 修復的增加、抗凋亡防御和藥物外流的增強、以及體內(nèi)谷胱甘肽（GSH）和金屬硫蛋白（MT）等致藥物失活的影響[23]。由于鉑藥是通過與DNA 鏈螯合形成Pt-DNA 而引起癌細胞凋亡，因此DNA 中的鉑含量將是衡量真正導致細胞死亡的標準。Zhou 等[24]將蛋白磷酸酶2A（PP2A）抑制劑、去甲基斑蝥素（DMC）與順鉑聯(lián)合，包裹在聚乙二醇-b-聚乳酸（PEG-b-PLGA）納米膠束中，通過內(nèi)吞作用促進藥物進入癌細胞，并通過抑制PP2A 抑制DNA 修復，結(jié)果顯示：和游離藥物相比，該納米膠束在24 h 內(nèi)對順鉑耐藥細胞A549/DDP 中Pt-DNA 的去除率由81.6%降低到20%以下，提示該納米膠束通過抑制DNA 修復，可有效克服腫瘤對順鉑的耐藥性。Ma 等[25]開發(fā)了一種聚谷氨酸（PGA）包覆的納米膠束，在該體系中，siRNA 通過靜電作用被負載到魚精蛋白/透明質(zhì)酸納米載體的表面，而鉑（Ⅳ）通過與PGA 化學偶聯(lián)被引入其中，通過靜電作用攜帶siRNA 的納米膠束能夠在鉑（Ⅳ）之前將siR‐NA 釋放，降低了抗凋亡蛋白Survivin 在A549/DDP 細胞中的表達，避免了耐藥細胞的抗凋亡作用，克服了細胞對順鉑的耐藥性。Han 等[26]設(shè)計了一種聚乙二醇（PEG）和聚苯硼酸酯功能化甲基丙烯酸酯（PBEMA）組成的兩親性聚合物PEG-b-PBEMA，在水溶液中自組裝成納米膠束來負載疏水順鉑前體藥物，PBEMA釋放的甲基醌類物質(zhì)能夠?qū)е麦w內(nèi)谷胱甘肽耗竭，降低藥物在體內(nèi)的失活速度。在順鉑耐藥的人肺癌細胞A549中，膠束對順鉑的攝取量是游離順鉑的6.1倍，對A549 細胞的IC50是0.20 μmol/L，明顯優(yōu)于游離順鉑，表明該納米膠束通過提高細胞攝取效率和降低細胞內(nèi)GSH水平，能逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞對順鉑的耐藥性。

2.4 減少毒副作用

鉑類藥物進入機體后會與多種生物分子（如蛋白質(zhì)和磷脂）發(fā)生非選擇性反應，使該類藥物在給藥后迅速分布于全身，不能有效區(qū)分健康組織和癌變部位，造成全身毒性[27]。四價鉑藥是二價鉑藥的前體藥物，具有d2sp3六配體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在循環(huán)系統(tǒng)中呈現(xiàn)藥理惰性但是能夠在腫瘤細胞內(nèi)部被還原并釋放出二價鉑藥發(fā)揮藥效，是一種非常好的降低鉑藥毒性的途徑。Xiao 等[28]開發(fā)了一種利用順鉑（Ⅳ）前藥和紫杉醇共組裝制成的復合納米膠束，與游離藥物進行對照，測定小鼠體內(nèi)天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）、肌酐（Cr）、尿素氮（BUN）、肌酸激酶（CK）、乳酸脫氫酶（LDH）等臨床生化指標的變化，來判定膠束對肝臟、腎臟和心臟的影響。與順鉑（Ⅱ）和紫杉醇（PTX）單藥治療相比，膠束組的AST 和LDH 水平均低于順鉑（Ⅱ）和PTX，而ALT、BUN、CK 水平介于順鉑（Ⅱ）和PTX 之間。結(jié)果表明，該四價鉑前藥納米膠束能夠較好地減少藥物對肝臟和心臟的毒性作用，來避免引起全身毒性的發(fā)生。

3 結(jié)語

在過去的近50 年里，鉑藥歷經(jīng)第一代至第三代的發(fā)展，在給許多癌癥患者帶來希望的同時，嚴重的副作用也大大降低了患者的生存質(zhì)量。近年來，納米膠束遞送系統(tǒng)的迅速發(fā)展，為鉑類抗癌藥物的減毒增效帶來了很大的希望。盡管鉑類藥物納米膠束應用于臨床仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，隨著對膠束制備手段的不斷優(yōu)化，相信未來在臨床治療癌癥方案中鉑類藥物納米膠束勢必會是更優(yōu)的選擇。