摘 要 目的：研究功能基修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng)，為提高腦靶向遞藥系統(tǒng)的靶向效率提供參考。方法：以“功能基”“修飾”“腦靶向”“Functional group”“Modified”“Brain-targeting”等為關鍵詞，組合查詢2001年1月－2018年12月在中國知網、萬方數據、維普網、PubMed、Elsevier、Springer Link等數據庫中的相關文獻，對功能基修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng)進行綜述。結果與結論：共檢索到相關文獻394篇，其中有效文獻41篇。腦靶向包括受體介導（介導的受體如轉鐵蛋白受體、低密度脂蛋白受體、N-乙酰膽堿受體等）、轉運體介導（介導的轉運體如葡萄糖轉運體、谷胱甘肽轉運體等）、吸附介導。以上述受體、轉運體的配體作為功能基，采用共價鍵結合或非共價鍵連接方法進行修飾，構建腦靶向遞藥系統(tǒng)；功能基通過與相應受體或轉運體特異性結合，使藥物跨越血腦屏障（BBB）并且在腦內病灶部位釋藥；除此之外，還可通過功能基帶有的正電荷與BBB膜上的負電荷發(fā)生靜電吸附作用產生非特異性的吸附，介導藥物進入腦內�；谑荏w介導、轉運體介導、吸附介導的靶向方式，有望提高腦組織中的藥物濃度，提高中樞神經系統(tǒng)疾病的治療效果，降低毒副作用及不良反應。與受體介導、轉運體介導、吸附介導相比較，雙級靶向可同時修飾兩種靶向分子（一種靶向分子靶向于BBB，另一種靶向分子靶向于病灶），有望提高腦部疾病的治療效果并降低藥物在非病灶部位的蓄積，是一種更為理想的手段。在后續(xù)相關研究中建議開發(fā)新靶點和新型靶向分子，進一步提高腦靶向遞藥系統(tǒng)的靶向效率，為開發(fā)操作簡單、成本低廉的腦靶向遞藥系統(tǒng)提供參考。
近年來，中樞神經系統(tǒng)（CNS）疾病的發(fā)病率不斷升高，這類疾病具有病程長、治療進展緩慢等缺點[1]。臨床上的治療障礙主要是血腦屏障（BBB），BBB是由腦毛細血管內皮細胞（BCEC）、星形膠質細胞（Astrocyte）的終足、周細胞和血管基膜等構成的一種致密結構，BBB正常的生理功能是選擇性地攝取大腦所需的物質，同時排出有害物質，但BBB也阻礙了藥物以非侵入性方式進入腦內[2]。為了使CNS疾病得到充分治療，可以采用腦部給藥方式，如直接腦部注射給藥、暫時性打開BBB給藥、被動靶向給藥及主動靶向給藥等[3]。腦部注射給藥方法復雜、危險系數較大，而且可能造成腦部永久性損傷；短暫性打開 BBB 給藥方法也會造成腦損傷，且這種繞過BBB的方法不允許選擇性積累藥物，因此，為避免嚴重的副作用，劑量必須控制在對正常組織無毒的水平[4]；被動靶向給藥也存在一定的缺陷，可能導致治療部位的納米載體出現(xiàn)非均勻分布[5]�；� BBB 中受體和轉運體的發(fā)現(xiàn)，使主動靶向成為現(xiàn)代腦靶向遞藥系統(tǒng)研究的熱點。主動靶向包括受體介導、轉運體介導及吸附介導3種方式，以受體和轉運體的配體作為功能基，采用共價鍵或非共價鍵連接方法對其進行修飾所構建的腦靶向遞藥系統(tǒng)，可使得藥物跨越BBB并且在腦內病灶部位釋藥，最終有效地治療CNS疾病。筆者以“功能基”“修飾”“腦靶向”“Functional group”“Modified”“Brain-targeting”等為關鍵詞，組合查詢 2001 年 1 月－2018 年 12 月在中國知網、萬方數據、維普網、PubMed、Elsevier、SpringerLink等數據庫中的相關文獻，共檢索到相關文獻394篇，其中有效文獻41篇�，F(xiàn)從受體介導、轉運體介導、吸附介導3個方面進行綜述，以期為功能基修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng)的研究提供參考。
1 功能基修飾受體介導的腦靶向遞藥系統(tǒng)
BBB表面上有能夠特異性識別的內源性受體，以受體的配體作為功能基，修飾載藥系統(tǒng)以構建腦靶向遞藥系統(tǒng)，通過配體與相應受體的特異性結合，介導藥物入腦。常見的受體包括轉鐵蛋白受體（TfR）、低密度脂蛋白受體（LDLR）及相關蛋白（LRP）、N-乙酰膽堿受體（nAChR）、胰島素受體、清道夫受體BⅠ、白喉毒素受體、緩激肽B2受體等[6-7]。
轉鐵蛋白（Tf）是一種能與TfR特異性結合的Ⅱ型跨膜糖蛋白，在正常細胞中含量較少，但在腫瘤細胞和BBB細胞中含量較多，TfR的過度表達已被眾多研究人員用于改善藥物的BBB運輸[8]。
1.1.1 Tf修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng) Tf是一種存在于脊椎動物體液及細胞中的Ⅱ型跨膜糖蛋白家族，在人的血管中廣泛存在。Sonali S等[8]以酸化的D-α-生育酚琥珀酸聚乙二醇酯（TPGS）為載體，共價結合至Tf的氨基末端，并裝載在脂質體（LP）的表面上，通過溶劑注射方法將治療劑多烯紫杉醇（DTX）和顯像劑（QDs）包封在LP的親脂部分中；對腦癌模型大鼠給藥2 h后發(fā)現(xiàn)，非靶向的 LP（TPGS-DTX-QD）和靶向 LP（Tf-TPGS-DTX-QD）的效率分別是陽性對照藥DTX的4.41倍和8.91倍。繆偉鋒等[9]構建了 Tf 修飾的載 DTX 的 LP（DTX-Tf-LP），作用于體外腦膠質瘤細胞（C6）和腦內皮細胞（bEnd.3）后發(fā)現(xiàn)，C6、bEnd.3細胞對DTX-Tf-LP的攝取率分別是空白 LP 的 3.2 倍、2.6 倍，DTX-Tf-LP 對 C6、bEnd.3 細胞的增殖抑制作用大于 DTX-LP 和 DTX，表明，DTX-TfLP能夠被C6、bEnd.3細胞攝取，并抑制其增殖。
1.1.2 抗TfR的單克隆抗體修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng) 采用小鼠抗大鼠TfR的單克隆抗體OX26作為功能基，其能與 TfR 結合，避免與內源性 Tf 競爭，減少副作用[6]。Shen J等[10]構建了小鼠抗大鼠TfR的單克隆抗體OX26修飾的載人參皂苷 Rg1（Rg1）的聚-γ-谷氨酸納米粒（PHRO）；建立糖尿病腦梗死模型大鼠后，尾靜脈注射PHRO，PHRO可以增加糖尿病腦梗死模型大鼠中的Rg1在腦中的分布。蘇木精-伊紅（HE）染色和透射電鏡結果顯示，PHRO 組比游離 Rg1治療組的腦壞死有所改善。Monsalve Y等[11]用小鼠抗大鼠TfR的單克隆抗體OX26修飾的殼聚糖納米粒，然后腹腔注射給藥小鼠，與未修飾的殼聚糖納米粒相比，小鼠抗大鼠TfR的單克隆抗體OX26修飾的殼聚糖納米粒的腦攝取率較高。除小鼠抗大鼠TfR單克隆抗體外，大鼠抗小鼠TfR的單克隆抗體RI7217 也被廣泛應用。Salvati E 等[12]采用生物素/鏈霉抗生物素蛋白連接與巰基-馬來酰亞胺共價結合兩種方法，構建大鼠抗小鼠 TfR 的單克隆抗體 RI7217 修飾的LP，用共聚焦顯微鏡和放射化學技術進行腦微血管內皮細胞（hCMEC/D3）的攝取和透過性試驗，結果表明，RI7217能增加LP的細胞攝取量和跨細胞轉運。
1.2.1 Lf修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng) Lf具有80 kDa的分子量，并且是Tf家族天然存在的鐵結合糖蛋白[7]。有研究表明，LRP 特異性拮抗藥對 Lf 跨 BBB 表現(xiàn)出很高的抑制率，表明 Lf 跨 BBB 與 LRP 有關[6]。Meng Q 等[13]構建了Lf耦聯(lián)N-三甲基化殼聚糖修飾的載石杉堿甲（HupA）的聚乳酸-羥基乙酸納米粒（Lf-TMC-NPs-HupA）；與HupA溶液相比，Lf-TMC-NPs-HupA在人支氣管上皮樣細胞系（16HBE）中表現(xiàn)出更低的毒性。細胞攝取試驗表明，在 16HBE 和人神經母細胞瘤細胞（SH-SY5Y）中Lf-TMC-NPs-HupA 的累積高于非靶向納米粒；且體內成像結果顯示，Lf-TMC-NPs-HupA 在大腦中比非靶向納米粒表現(xiàn)出更高的熒光強度和更長的停留時間。LiuS等[14]用Lf修飾的載柔紅霉素加和厚樸酚的LP，經修飾后的LP能夠跨越BBB轉運抗腫瘤藥物，抑制腫瘤細胞侵襲并破壞腫瘤細胞形成的非內皮細胞襯覆的微血管通道（VM），經修飾后的LP通過實體瘤的高通透性和滯留效應（EPR）在腫瘤組織中富集，從而改善對腫瘤細胞的細胞毒性作用。
1.2.2 Angiopep-2修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng) Angiopep-2是一種由 19 個氨基酸分子組成的多肽，其能與 LRP 受體特異性結合，通過內吞方式入腦[15]。與其他蛋白如Tf、Lf 和抑肽酶等相比，Angiopep-2 具有更高的腦穿透能力[16]。Wang L 等[17]構建 Angiopep-2 修飾的載多柔比星（DOX）和表皮生長因子受體（EGFR）siRNA的PLGA納米粒（ANG-PLGA-DOX-siRNA）。ANG-PLGA-DOXsiRNA 可以有效地將 DOX 和 EGFR siRNA 遞送到腦神經膠質瘤細胞（U87MG）中，對U87MG細胞具有顯著的抑制作用。焦秀秀等[18]構建Angiopep-2修飾的載DOX的硫辛酸-聚精氨酸組氨酸多肽納米膠束（LHRss-AnDOX），通過體外BBB模型考察載藥膠束的跨膜轉運效率。結果表明，LHRss-An-DOX 的跨 BBB 效率分別是LHRss-DOX和游離DOX的2.04倍和4.27倍。
1.2.3 ApoE修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng) Apo來源于人體的血液和組織液。Apo可與腦內皮細胞高度表達的LDLR 或 LRP 特異性結合，通過內吞作用跨過 BBB[7]。Raudszus B等[19]分別用ApoE、穿透蛋白、卵清蛋白修飾聚乳酸（PLA）納米粒，在細胞攝取試驗中，穿透蛋白和ApoE修飾的納米粒的攝取率明顯高于卵清蛋白或未修飾的納米粒。Kreuter J 等[20]發(fā)現(xiàn)聚山梨酯 80 涂布的聚氰基丙烯酸丁酯納米粒（PBCA-NP）在血液循環(huán)中與ApoE結合，并通過LDLR介導，將藥物遞送入腦。Wagner S等[21]構建了ApoE修飾的人血清白蛋白納米粒，通過與腦內皮細胞上的LDLR特異性結合介導藥物入腦。
nAChR 能在 BCEC 上表達。RVG29 是狂犬病毒糖蛋白（RVG）中的一段 29 個氨基酸序列的多肽，能與nAChR 特異性結合。RVG29 可以通過 nAChR 將核酸、基因或藥物帶入腦內皮細胞，穿過 BBB，并進入腦內[22]。Hua H 等[23]構建了 RVG29 修飾的載 DTX 的聚乙二醇-聚乳酸-羥基乙酸共聚物納米粒（DTX-NPs），結果表明RVG29修飾的DTX-NPs具有良好的穿透能力并且能夠通過BBB；C6細胞體外攝取試驗結果表明，RVG29修飾的 DTX-NPs 通過與 C6 細胞表面上的 nAChR 的特異性結合促進其被攝取。You L等[24]以RVG29修飾的載去鐵胺（DFO）單甲氧基聚乙二醇-聚乳酸-羥基乙酸共聚物納米粒靜脈注射于經1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（MPTP）誘導的帕金森�。≒D）模型小鼠后，能夠有效地去除模型小鼠大腦中的鐵，從而減少鐵介導的氧化應激，最終阻止PD相關的神經元損傷以及神經行為缺陷。
除上述常見的受體以外，用于腦靶向的受體還包括胰島素受體、清道夫受體BⅠ、白喉毒素受體、緩激肽B2受體等[6-7]。胰島素受體廣泛存在于BCEC膜上，胰島素能與胰島素受體相結合，跨過BBB，但胰島素在血液中由于降解產生低血糖反應，所以不能直接用于腦靶向的配體[25]。清道夫受體BⅠ能夠與高密度脂蛋白特異性結合，在中樞神經系統(tǒng)也有表達，故以高密度脂蛋白為功能基可通過該受體介導入腦；Kreuter J等[26]通過馬來酰亞胺聚乙二醇活性酯（NHS-PEG-Mal）的連接作用，構建了ApoA-I、ApoE3、ApoB-100共價修飾的載洛哌丁胺的納米粒，腹腔注射該納米粒，通過甩尾試驗記錄小鼠抗傷害性反應，15 min 后，與洛哌丁胺溶液比較，經過ApoA-I、ApoE3、ApoB-100修飾的納米�？僧a生更大的抗傷害作用。白喉毒素受體存在于BBB、神經元和膠質細胞上，而且在病灶部位的腦毛細血管上高度表達[6]。CRM197是白喉毒素的突變產物。Gaillard PJ等[27]通過辣根過氧化物酶與CRM197連接，使CRM197通過白喉毒素受體介導跨過BBB。緩激肽B2受體在正常腦組織內很少表達，但在膠質瘤組織內高度表達；血管活性物質緩激肽或其類似物RMP-7可以與緩激肽B2受體特異性結合，進而打開血腫瘤屏障（BTB），最終增強神經膠質瘤疾病的治療效果[28]。
然而，受體介導也存在一定缺點，受體不但在BBB細胞中廣泛存在，同時在其他外周器官的毛細血管上表達[6]。所以，在達到腦靶向的同時也會增加外周組織的藥物累積。
2 功能基修飾轉運體介導的腦靶向遞藥系統(tǒng)
目前在跨BBB的主動靶向策略中，轉運體介導轉運具有高度識別性，允許藥物或載藥系統(tǒng)穿過細胞膜轉運，是主動靶向入腦方式之一[29]。
BBB 上 有 大 量 的 轉 運 體 ，其 中 葡 萄 糖 轉 運 體（GLUT1）是BBB中最高效的轉運體，GLUT1存在于血液、腦、胎盤和成熟組織中，在血液-組織屏障中廣泛存在，是細胞吸收葡萄糖，跨血液-組織屏障的基本載體[30]。采用葡萄糖修飾載藥系統(tǒng)，通過與 GLUT1 的特異性結合，介導藥物跨過BBB，最終達到增加腦內藥物濃度的目的[31-32]。Ju RJ等[33]使用接枝共聚物聚乙烯己內酰胺-聚乙酸乙烯酯-聚乙二醇作為骨架材料，通過用葡萄糖-脂質衍生物和地喹氯銨-脂質衍生物進行雙重修飾，制備功能性DTX納米膠束。體內實驗表明，腦膠質瘤模型小鼠通過尾靜脈注射功能性DTX納米膠束后，可以延長其生存期。體外試驗表明，功能性DTX納米膠束能夠增強 U87MG 細胞攝取，定位到 U87MG 線粒體，誘導U87MG細胞凋亡。牛江秀等[34]采用葡萄糖修飾的泊洛沙姆P105衍生物為載體，制備了DOX膠束，以星型膠質細胞和小鼠腦微血管內皮（BMVECs）細胞模擬體外BBB，比較DOX水溶液、DOX普通膠束、DOX膠束透過BBB的轉運率；結果表明，DOX膠束的BBB轉運率明顯高于DOX普通膠束。
谷胱甘肽是一種內源性三肽，具有抗氧化作用，通過與 BBB 上的谷胱甘肽轉運體的特異性結合進入腦內。Gaillard PJ等[35]構建了谷胱甘肽修飾的載甲潑尼龍的聚乙二醇 LP（GSH-PEG-LP），在健康大鼠中，GSHPEG-LP 能夠顯著增加藥物的血液循環(huán)時間和腦內攝取。在急性自身免疫性腦脊髓炎模型大鼠中，給予游離甲潑尼龍無效，而GSH-PEG-LP可明顯地改善病理癥狀。
3 功能基修飾吸附介導的腦靶向遞藥系統(tǒng)
吸附介導腦靶向遞藥系統(tǒng)的設計原理是載體表面上的正電荷與 BBB 膜上的負電荷之間產生的靜電作用[6]。相關研究表明[36]，吸附介導的跨細胞轉運呈時間和藥物濃度依賴特性，跨細胞轉運過程中需要能量參與，整個過程速度較慢，可以持續(xù)數分鐘；吸附介導為非特異性結合，親和力雖低但結合容量大，不易產生飽和現(xiàn)象。細胞穿膜肽是一種通過吸附介導跨越BBB的多肽，來源于不同的蛋白家族，長度為10～27個氨基酸，大多數帶正電。例如TAT肽、Penetratin、Transportan、VP22等，能夠將蛋白質、核酸片段等導入到細胞中。
夏慧敏等[37]用低分子量魚精蛋白（LMWP）和Penetratin 修飾 PLA 納米粒制成 LMWP-PLA-NPs 和 Penetratin-PLA-NPs，LMWP-PLA-NP通過脂筏介導的內吞和直接轉運作用來增加細胞攝取量，Penetratin-PLA-NPs 通過脂筏介導、巨胞飲內吞和非能量依賴的直接轉運作用增加細胞攝取量。小鼠體內藥動學實驗表明，與 LM-WP-PLA-NPs比較，Penetratin-PLA-NPs能夠提高藥物在腦內的攝取量，同時減少非病灶部位的蓄積。但是細胞穿膜肽在實際應用中也存在一些問題，例如細胞選擇性差，能與任意的帶正電分子結合，最終造成藥物在非病灶部位的蓄積，產生副作用。TAT肽是一類富含精氨酸和賴氨酸等堿性氨基酸殘基的正電性多肽。顏露[38]構建TAT肽修飾的載胰島素的聚乳酸羥基乙酸共聚物納米粒（Insulin-NPs-TAT）。以氨基熒光素為熒光探針，小鼠鼻腔給藥 Insulin-NPs 和 Insulin-NPs-TAT 后，可在嗅球、大腦組織切片中觀察到納米粒綠色熒光，說明納米粒鼻腔給藥后可快速入腦，且與Insulin-NPs比較，Insu-lin-NPs- TAT藥物入腦量有所提高。
4 討論
近年來，功能基修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng)受到越來越多的關注，經功能基修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng)能夠提高藥物在腦內的濃度，增加治療效果。但還存在一些問題：（1）與普通制劑相比，腦靶向遞藥系統(tǒng)的腦內遞送效率雖有提高，但尚處于初級階段，仍需進一步研究；（2）藥物在腦內的分布并不明確，可能增加非病灶部位的藥物濃度，產生毒副作用；（3）腦靶向效率低；（4）工藝復雜、成本較高。鑒于此，針對BBB和病灶部位，可以構建雙級靶向遞藥系統(tǒng)，即在遞藥系統(tǒng)表面同時修飾兩種靶向分子，一種靶向分子靶向于BBB，另一種靶向分子靶向于病灶部位，可以將藥物遞送至病灶部位，有望提高腦部疾病的治療效果并降低藥物在非病灶部位的蓄積。Zhu Y 等[39]用 TAT 肽和 Angiopep-2 共同修飾納米膠束，納米膠束不僅表現(xiàn)出膠質瘤細胞高選擇性和長循環(huán)，而且還能增強BBB滲透、增加藥物在膠質瘤中的富集以及神經膠質瘤細胞的攝取。當膠束到達目標位置時 Angiopep-2與LRP1的結合將使TAT肽接近細胞膜，從而觸發(fā)藥物的細胞穿透能力[40]。Kim JS等[41]用Angiopep-2和抗 CD133 單克隆抗體（CD133mAb）共同修飾載藥替莫唑胺（TMZ）免疫脂質體，Angiopep-2 結合 LRP1 滲透BBB中起到第一層靶向作用，CD133mAb將藥物特異性遞送到多形性膠質母細胞瘤（GBM）的膠質母細胞瘤干細胞（GSCs）中發(fā)揮第二層靶向作用。腦靶向的效率主要取決于靶向分子與靶標之間是否能夠特異性結合，以及靶標分布的專屬性。因此，在后續(xù)相關研究中建議開發(fā)新靶點和新型靶向分子，進一步提高腦靶向遞藥系統(tǒng)的靶向效率，為開發(fā)操作簡單、成本低廉的腦靶向遞藥系統(tǒng)提供參考。
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