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多肽聚合納米藥物在腫瘤靶向治療中的研究進(jìn)展
瀏覽量:373 | 2024/5/20 10:07:30


傳統(tǒng)藥物輸送系統(tǒng)在藥物分布、藥代動力學(xué)、體內(nèi)降解、藥物溶解度及滲透生物系統(tǒng)的能力等方面均存在一些局限性[1-2]。常規(guī)化療藥物在給藥后會無差別全身輸送,治療不具有靶向性,發(fā)展前景狹窄。近年來,納米療法領(lǐng)域發(fā)展迅速,可通過修飾單個納米載體同時完成藥物釋放和藥物分布監(jiān)測[3-4]。目前納米藥物主要包括:高分子聚合物、脂質(zhì)體、聚合物膠束、納米囊、納米混懸劑等,多肽作為天然聚合物,極易以自組裝形式與其他材料連接整合,形成不易降解的膠束、聚合物等,使多肽可在體內(nèi)完成長循環(huán),提高生物利用度。本文從多肽納米藥物的角度綜述近年來腫瘤靶向治療研究進(jìn)展。


1 多肽納米藥物遞送系統(tǒng)


1.1 多肽聚合物的形成 近年來,生物可降解聚合物和核酸、肽、蛋白質(zhì)等生物分子已被認(rèn)為是重要的有效聚合物療法。多肽是一種常見的天然聚合物,通過多個氨基酸及肽鏈之間相互驅(qū)動力組成,驅(qū)動力主要包括疏水作用、范德華力、氫鍵、π-π 堆積等。自然形成的多肽通過氨基酸殘基與肽鏈間的電荷性不同、親疏水性不同、極性差異等作用力產(chǎn)生驅(qū)動力形成二級結(jié)構(gòu),即自組裝多肽,通常以穩(wěn)定的納米或微米級的膠束、囊泡、管狀等形態(tài)存在[5-7]。


1.2 自組裝多肽分類與特點(diǎn) 自組裝多肽可分為自發(fā)型與觸發(fā)型兩種。自發(fā)型自組裝是指在水溶液中當(dāng)膠束或聚集達(dá)到一定條件,多肽自發(fā)聚集形成組裝體。觸發(fā)型自組裝則透過改變一系列外界環(huán)境,包括溫度、pH 值、酶等,觸發(fā)多肽分子聚集進(jìn)行自組裝。多肽作為蛋白質(zhì)前體不存在高級空間結(jié)構(gòu),這決定了多肽形態(tài)的多樣化。通過改變外界環(huán)境觸發(fā)氨基酸的數(shù)量、類型和序列改變,可以設(shè)計出具有特定物理化學(xué)性質(zhì)的觸發(fā)型自組裝多肽結(jié)構(gòu),且具有可逆性[8]。自組裝多肽具有高活性、易降解、無免疫原性、無明顯毒副作用的優(yōu)點(diǎn),同時也有半衰期短、穩(wěn)定性差、不易保存的缺點(diǎn),相比于蛋白質(zhì)可不經(jīng)消化、降解,以完整形式參與血液循環(huán)。人體內(nèi)包括腫瘤組織中含有大量形態(tài)各異的多肽,部分腫瘤組織中的多肽可作為特殊配體的受體,接受合成的觸發(fā)型自組裝多肽[9]。這構(gòu)成了納米藥物遞送系統(tǒng)的條件基礎(chǔ)。


1.3 納米藥物遞送系統(tǒng) 一般的抗腫瘤藥物作為生物大分子難以透過細(xì)胞膜屏障、血腦屏障等一系列生物屏障而直接作用于腫瘤細(xì)胞內(nèi),生物利用度低。構(gòu)建多肽聚合物納米顆粒修飾藥物表面,可特異性的選擇腫瘤組織作為靶點(diǎn),通過納米顆粒搭載有效藥物成分透過屏障,釋放藥物破壞腫瘤細(xì)胞,這一搭載傳送系統(tǒng)被稱為納米藥物遞送系統(tǒng)(nanodrug delivery systems,NDDS)。


腫瘤組織的快速增殖導(dǎo)致新生微血管畸形,從而使血管壁具有高滲透性,納米級粒子得以選擇性通過血管壁,靶向分布藥物富集于腫瘤組織中,這種效應(yīng)稱為 EPR 效應(yīng)[10-11]。聚合物膠束納米顆粒載體為具有親水性、親脂性的兩親性嵌段共聚物(ABC),可以通過自組裝過程形成納米顆粒(nanoparticles,NPs)。兩親性聚合物的疏水部分之間的良好相互作用形成膠束核,膠束電暈通過聚合物的親水部分形成[12-13],生物可降解聚合物形成膠束的核心。藥物有效負(fù)載于疏水內(nèi)核中,通過NDDS 將高度細(xì)胞毒性藥物分配到腫瘤部位,直到載體培養(yǎng)基由于 EPR 效應(yīng)聚集在受感染的腫瘤部位,被稱為增強(qiáng)滲透性和保持力[14]。NDDS 具有高載藥率、延長體內(nèi)循環(huán)、降低藥物毒性和腫瘤靶向性的特性[15-16]。


1.4 多肽納米顆粒的功能 多肽聚合物的納米顆粒大體上可分為穿膜肽、腫瘤微環(huán)境響應(yīng)肽、靶向肽、核定位信號肽等。穿膜肽通常為短肽,經(jīng)典的穿膜肽如來自于 HIV 激活因子反轉(zhuǎn)錄形成的 TAT多肽,通過精氨酸以氫鍵與細(xì)胞膜上磷酸基團(tuán)結(jié)合入膜,也可與磷脂、膽固醇組成脂質(zhì)體,融合穿透細(xì)胞膜[17]。如 Wan 等[18]運(yùn)用 TAT 穿膜肽將阿霉素(DOX)傳遞至核周破壞遺傳物質(zhì)。響應(yīng)肽取決于腫瘤微環(huán)境酸性 pH 值、特定酶、還原物濃度高等特性發(fā)生改變,在特定條件滿足下肽鏈組裝或切斷,形成更易滲透的 NPs 搭載藥物進(jìn)入腫瘤細(xì)胞[19-20]。Wang 等[21]設(shè)計了一系列兩親性肽,可通過 PLGLA酶響應(yīng)性切割,與細(xì)胞穿膜肽結(jié)合殺滅癌細(xì)胞。Wang 等[22] 通過構(gòu)建 pH 響應(yīng)肽與組織蛋白酶 B 響應(yīng)肽的結(jié)合 NPs,以提高 DOX 相容性。響應(yīng)肽中以特定酶為靶點(diǎn),相似的是靶向肽以腫瘤細(xì)胞表面特定多肽配體為靶點(diǎn)特異性結(jié)合從而精準(zhǔn)釋藥。核定位信號肽(nuclear localization signal,NLS)含有可被特殊轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白識別的序列,通過主動運(yùn)輸,或<30 nm 穿過核膜,將藥物靶向遞送入細(xì)胞核[23]。目前多以不同種多肽組合形式構(gòu)建納米顆粒,形成多功能多肽聚合物進(jìn)行更有效的藥物遞送。多肽納米藥物分類及特點(diǎn)見表 1。

2 腫瘤藥物的靶向治療


2.1 免疫藥物靶向 PD-L1 單克隆抗體可調(diào)動免疫應(yīng)答、誘發(fā) CD8+T 淋巴細(xì)胞(CTLA)等一系列免疫反應(yīng)識別并殺滅腫瘤細(xì)胞,通過 NPs 修飾在NDDS 參與中靶向分布于腫瘤組織,在光敏劑的作用下使免疫應(yīng)答誘發(fā)更為強(qiáng)烈,減少免疫抑制劑副反應(yīng)[27-28]。吲哚胺 2,3-雙加氧酶(IDO)是一種免疫抑制因子,通過催化色氨酸氧化為犬尿氨酸來抑制T 細(xì)胞增殖并誘導(dǎo) T 細(xì)胞凋亡[29]?梢,抑制 IDO可以增強(qiáng) T 細(xì)胞的抗腫瘤活性。一些小分子 IDO抑制劑已被提出作為新的候選藥物,然而由于這些抑制劑在腫瘤部位的降解、靶向效應(yīng)和治療效果降低,直接給藥限制了它們的應(yīng)用,因此各種納米載體已被開發(fā)用于輸送這些小分子抑制劑。例如,構(gòu)建基于氯的納米級金屬有機(jī)框架以負(fù)載對腫瘤部位具有持續(xù)控制釋放的抑制劑,這減少了副作用并增加了藥物在腫瘤組織中的積累。因此,在大腸癌小鼠模型中,控釋 IDO抑制劑可以調(diào)節(jié)免疫抑制腫瘤微環(huán)境并抑制腫瘤生長[30]。此外,NPs 與佐劑協(xié)同遞送效果更優(yōu)。ApoA1 模擬肽的納米盤將新抗原肽和佐劑共同遞送至淋巴器官,并維持樹突狀細(xì)胞上的抗原呈遞,從而增強(qiáng)抗腫瘤免疫。這種共同遞送使抗原和佐劑比單一抗原遞送能夠更有效地發(fā)揮其功能。新抗原肽/佐劑共載 NPs 這種脂蛋白模擬納米盤可顯著提高抗原和佐劑向淋巴器官的傳遞效率,并在樹突狀細(xì)胞上呈現(xiàn)抗原,從而抑制結(jié)直腸癌生長[31]


2.2 化療藥物靶向 化療藥物本身對腫瘤組織不具有聚焦性殺滅能力,且副反應(yīng)大。納米藥物的修飾很好的解決了這一問題,目前臨床試驗(yàn)和臨床前開發(fā)中的納米藥物數(shù)量顯著增加。紫杉醇聚谷氨酸(PPX)是一種高分子化合物,由紫杉醇和生物可降解聚合物聚 L-谷氨酸偶聯(lián)而成。聚合物組分延長的循環(huán)半衰期使 PPX 能夠利用 EPR 效應(yīng),然后通過內(nèi)吞作用將其內(nèi)化并運(yùn)輸?shù)饺苊阁w。PPX 兩項(xiàng)Ⅲ期臨床試驗(yàn)表明[32-33],與吉西他濱或長春瑞濱(STELLAR 3)相比,PPX 化療初期患者的總體生存率相近;與多西紫杉醇相比,二者生存獲益相似,但PPX 毒副作用更低。

目前醫(yī)學(xué)研究不僅單獨(dú)搭載化療藥物,還通過聯(lián)合負(fù)載免疫藥物,使表面 NPs 修飾的化療藥物靶向性富集于腫瘤組織,誘發(fā)一系列免疫應(yīng)答殺滅腫瘤細(xì)胞。一項(xiàng)關(guān)于乳腺癌的研究中,A7R 半胱氨酸肽增強(qiáng)了囊泡攝取,從而增加了 BC 異種移植物的細(xì)胞毒性和蓄積,這證實(shí)了肽作為靶向配體在紫杉醇在靶向遞送中的重要性[34]。


2.3 中藥靶向 近年來中藥抗腫瘤作用已被許多研究證實(shí),但部分中藥具有水溶性差、口服生物利用度低的缺點(diǎn)。吳茱萸堿(Evo)是一種吲哚醌生物堿,被運(yùn)用于防治結(jié)直腸癌,Li 等[35]運(yùn)用 NDDS 系統(tǒng)技術(shù),構(gòu)建 EGFR 靶向 Evo 封裝的聚氨基酸納米顆粒(GE11 Evo NP)。與游離 Evo 相比,GE11 EvoNP 對結(jié)腸癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性顯著增強(qiáng),并能有效抑制結(jié)腸癌 LoVo 細(xì)胞的黏附、侵襲和遷移,提高生物利用度。EGFR、VEGF 和 MMP 蛋白的表達(dá)顯著下調(diào),這可能是它們抑制大腸癌侵襲和轉(zhuǎn)移的部分原因。


2.4 診斷性藥物靶向 在癌癥檢測治療方面,NPs技術(shù)被運(yùn)用于構(gòu)建癌癥識別和藥物輸送的放射性標(biāo)記劑用于放射性診斷治療。Hafsi 等[36]探索 RGD肽功能化磁小體增強(qiáng)兩種放射治療方式,與未修飾的磁小體相比,RGD 磁小體在體外和體內(nèi)均表現(xiàn)出非常高的細(xì)胞內(nèi)化和放射治療效果,因此 RGD 磁小體可作為 X 射線和質(zhì)子的腫瘤放射增強(qiáng)劑。有趣的是在 RGD 磁小體同等劑量下,質(zhì)子療法的殺傷效果優(yōu)于 X 射線療法。


3 小結(jié)與展望


多肽納米顆粒在化療、免疫藥物及中藥、診斷性腫瘤靶向治療方面的運(yùn)用均得到了一定的有效性驗(yàn)證與突破。中醫(yī)治療方面創(chuàng)新性的設(shè)計由NDDS 系統(tǒng)遞送解決部分抗腫瘤中藥口服生物利用度低、水溶性差等問題,為中醫(yī)抗腫瘤的進(jìn)一步發(fā)展提供了啟發(fā)性思維。


盡管 NPs 具有提高治療效果、延長體內(nèi)循環(huán)時間、有效的細(xì)胞內(nèi)化、持續(xù)藥物釋放、在藥物到達(dá)靶細(xì)胞之前減少藥物降解、可以在體內(nèi)自然降解為無害物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)[12],但仍存在藥物富集腫瘤組織后深層滲透性問題。成纖維細(xì)胞活化蛋白-α(FAP-α)是一種Ⅱ型跨膜細(xì)胞表面蛋白,由腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs)高度特異性表達(dá),已在 90% 以上的人類上皮性腫瘤中發(fā)現(xiàn),但在正常細(xì)胞中很少表達(dá)[37]。在 TME 中,F(xiàn)AP-α 陽性的 CAFs 主要分布在腫瘤來源的血管內(nèi)皮細(xì)胞周圍,限制了納米藥物向更深腫瘤區(qū)域的有效滲透。這是現(xiàn)在諸多阻礙深層滲透的原因之一。目前已有研究針對此問題進(jìn)一步研究輔助腫瘤穿透的自適應(yīng)納米團(tuán)簇(nanoclusters,NCs)[38]等技術(shù),體內(nèi)環(huán)境復(fù)雜,NDDS 的研究還需持續(xù)進(jìn)行。


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