摘要：常規(guī)化療因特異性差、不良反應(yīng)大，對(duì)腫瘤患者的治療效果有限。前體藥物是一類通過(guò)連接子將藥物與靶向分子 (如抗體、多肽、核酸適體、聚合物等)連接成的藥物偶聯(lián)物，可提高藥物向腫瘤部位遞送的效率，提高化療藥物的療效和安全性。本文介紹了幾種可用于腫瘤靶向治療的前體藥物，如抗體-藥物偶聯(lián)物、多肽-藥物偶聯(lián)物、核酸適體-藥物偶聯(lián)物和聚合物-藥物偶聯(lián)物，包括其基本組成、靶向遞藥原理、臨床研究進(jìn)展和上市產(chǎn)品，并分析了前藥策略在臨床應(yīng)用中存在的問(wèn)題，以期為前體藥物研發(fā)提供參考。
惡性腫瘤是一種慢性疾病，也是威脅人類生命健康的常見(jiàn)疾病。據(jù)報(bào)道，2018 年，全球惡性腫瘤的新發(fā)病例增加到 1 810 萬(wàn)例，死亡病例增加到960 萬(wàn)例 [1]。在惡性腫瘤的治療中，化療是除手術(shù)以外的重要治療方法，使用小分子抗腫瘤藥可有效阻止或減緩惡性腫瘤的生長(zhǎng)。然而，很大一部分小分子抗腫瘤藥并不具備識(shí)別腫瘤細(xì)胞的能力，會(huì)同時(shí)作用于正常細(xì)胞，從而導(dǎo)致較大的不良反應(yīng) [2]�；诂F(xiàn)代精準(zhǔn)醫(yī)療的需求，腫瘤靶向藥物的開(kāi)發(fā)引起了研究者的廣泛關(guān)注。這一技術(shù)是降低小分子抗腫瘤藥不良反應(yīng)、提高整體療效的有效方法。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，除了借助納米遞藥系統(tǒng) ( 如膠束、脂質(zhì)體、納米粒等 ) 實(shí)現(xiàn)藥物的靶向遞送外，前體藥物也是實(shí)現(xiàn)腫瘤靶向遞藥的一個(gè)重要策略 [3]。前體藥物是將有生物活性的原型藥與某種分子片段上的化學(xué)基團(tuán)通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合得到的偶聯(lián)物，這樣形成的新化學(xué)實(shí)體本身無(wú)活性或活性低于原型藥，但在體內(nèi)經(jīng)過(guò)酶作用或化學(xué)反應(yīng)可使上述結(jié)合鍵裂解，釋出原型藥而發(fā)揮治療作用 [4]。近年來(lái)，研究者又將可與腫瘤部位特異性表達(dá)的靶標(biāo)高親和力結(jié)合的分子與藥物通過(guò)連接子連接形成小分子腫瘤靶向前體藥物，用于腫瘤靶向遞藥。與小分子靶向藥物相比，其原理簡(jiǎn)單，且靶向效率高、不易耐藥 ；與納米載藥系統(tǒng)相比，其制備簡(jiǎn)單、無(wú)免疫原性，可穿透至腫瘤深處，更易于臨床轉(zhuǎn)化。目前，用于腫瘤靶向治療的前體藥物主要包括抗體 - 藥物偶聯(lián)物 (antibody-drug conjugate，ADC)、多肽 - 藥物偶聯(lián)物 (peptide-drug conjugate，PDC)、核酸適體 - 藥物偶聯(lián)物 (aptamer-drug conjugate，ApDC) 和聚合物 - 藥物偶聯(lián)物 (polymer-drug conjugate) 等。
1 抗體 - 藥物偶聯(lián)物 (ADC)
早在 20 世紀(jì)初，以“化療之父”——保羅 · 埃利希 (Paul EHRLICH) 為代表的科學(xué)家們就提出了“魔術(shù)子彈”理論，旨在尋找一種化合物能選擇性靶向病灶部位而不產(chǎn)生其他不良反應(yīng) [5]。20 世紀(jì)70 年代，基于單克隆抗體 (monoclonal antibodies，mAbs) 的免疫治療開(kāi)始出現(xiàn) [6]。mAbs 可減少非特異性毒性，通過(guò)特異性結(jié)合腫瘤細(xì)胞上的抗原，作用于特定信號(hào)通路以達(dá)到治療效果，或直接對(duì)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生免疫反應(yīng) [7]。迄今為止，約有 30 種 mAbs獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于腫瘤治療。為提高治療效果，研究者又將 mAbs 與各種抗腫瘤效應(yīng)分子 ( 如細(xì)胞毒藥物、放射性核素、免疫毒素等 ) 共價(jià)連接，創(chuàng)造出基于 mAbs 的靶向治療和免疫治療，其中 ADC受到廣泛關(guān)注 [7]。
ADC 由重組 mAbs 通過(guò)連接子與細(xì)胞毒藥物共價(jià)結(jié)合形成，其中 mAbs 可將藥物靶向遞送到目標(biāo)細(xì)胞中發(fā)揮作用 [ 8]。這種結(jié)合了細(xì)胞毒小分子藥物的免疫偶聯(lián)物 [ 相對(duì)分子質(zhì)量為 300 ～ 1 000，具有納摩爾級(jí)的半數(shù)抑制濃度 (IC50) ] 具備高效抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的能力，同時(shí) mAbs 又賦予其高選擇性、穩(wěn)定性和有益藥動(dòng)學(xué)的特性，優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為：血循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)、因特異性高而具有的治療效力強(qiáng)和對(duì)正常組織毒性低、不易耐藥、免疫原性弱等 [9]。
ADC 的口服生物利用度較差，需要靜脈注射以避免胃腸道消化酶對(duì)抗體的降解。ADC 入血后，其中的 mAbs 成分可與靶細(xì)胞上高表達(dá)的表面抗原識(shí)別并結(jié)合，通過(guò)網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用內(nèi)化，形成含有 ADC- 靶抗原復(fù)合物的早期核內(nèi)體。在早期核內(nèi)體中，腺苷三磷酸 (ATP) 依賴的質(zhì)子泵產(chǎn)生酸性環(huán)境，觸發(fā)一部分 ADC 中 mAbs 的 Fc 片段與核內(nèi)體中表達(dá)的新生兒 Fc 受體 (FcRn) 結(jié)合，進(jìn)而與細(xì)胞膜融合而被排出細(xì)胞外。隨后晚期核內(nèi)體與溶酶體融合，未被排出胞外的 ADC 在溶酶體水解酶的作用下，釋出細(xì)胞毒藥物到細(xì)胞質(zhì)中。細(xì)胞毒藥物與 DNA、微管蛋白等結(jié)合后，導(dǎo)致細(xì)胞 DNA復(fù)制或有絲分裂受阻，引發(fā)腫瘤細(xì)胞凋亡。目標(biāo)細(xì)胞死亡時(shí)所釋放的細(xì)胞毒藥物還能通過(guò)旁觀者效應(yīng) (bystander effect) 導(dǎo)致周圍腫瘤細(xì)胞和周圍基質(zhì)組織死亡，但其效應(yīng)取決于細(xì)胞毒藥物的疏水性能 [10]。ADC 介導(dǎo)的效應(yīng)還包括激活補(bǔ)體系統(tǒng)、通過(guò)各種機(jī)制觸發(fā)免疫效應(yīng)細(xì)胞浸潤(rùn)腫瘤部位等 [11]。
mAbs 有 2 個(gè)介導(dǎo)抗原識(shí)別的抗原結(jié)合片段 ( 也被稱為 Fabs) 和 1 個(gè)介導(dǎo)抗體與免疫系統(tǒng)效應(yīng)細(xì)胞相互作用的恒定片段 ( 即 Fc 片段 )。Fc 片段中包含與 FcRn 結(jié)合的結(jié)合域，用以調(diào)節(jié)抗體在血液中的半衰期 [12]。ADC 中的 mAbs 通常需具備以下特性 [13] ：①較小的免疫原性，通常選擇人源化或全人源化的抗體 ；②靶向特異性 ( 具有足夠的抗原特異性和親和力 ) 和高效的細(xì)胞內(nèi)化能力 ；③循環(huán)半衰期長(zhǎng)。
ADC 開(kāi)發(fā)的主要問(wèn)題是要確定和驗(yàn)證 mAbs 所對(duì)應(yīng)的抗原靶標(biāo)，在抗原選擇中需要考慮以下幾個(gè)因素 [14]。首先，目標(biāo)抗原應(yīng)表達(dá)于細(xì)胞表面，以便ADC-靶抗原復(fù)合物能順利內(nèi)化并在細(xì)胞內(nèi)釋藥；其次，理想的目標(biāo)抗原應(yīng)在目標(biāo)細(xì)胞表面均勻表達(dá)，但在健康組織中表達(dá)量較低 ；最后，目標(biāo)抗原的脫落應(yīng)盡量少，以防止游離抗原在血液循環(huán)中與mAbs 結(jié)合，導(dǎo)致 ADC 失效。目前國(guó)內(nèi)外處于臨床研究的 ADC 靶標(biāo)很多，主要分為血液腫瘤靶標(biāo)和實(shí)體瘤靶標(biāo)。例如，已批準(zhǔn)用于白血病的靶標(biāo)有CD22、CD30、CD33 等，用于實(shí)體瘤的有人表皮生長(zhǎng)因子受體 -2(HER2)、連接蛋白 -4(nectin-4)、前列腺特異性膜抗原 (PSMA)、表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR) 等 [15]。
細(xì)胞毒藥物是 ADC 的最終效應(yīng)成分，適于制備 ADC 的藥物通常須具備以下特征 [16] ：①作用機(jī)制明確 ；②具有極強(qiáng)的細(xì)胞毒性 ( IC50 在納摩爾級(jí)以下 ) ；③可被直接修飾，或結(jié)構(gòu)改造后具有可連接基團(tuán)且生物活性不受影響 ；④在 mAbs 溶液中能穩(wěn)定存在并充分溶解。
目前臨床應(yīng)用最多的細(xì)胞毒藥物根據(jù)其作用機(jī)制可分為三大類 [17]。① DNA 損傷劑 ：卡奇霉素類(calicheamicins，CLM)、多柔比星 (doxorubicin，DOX)、倍癌霉素 (duocarmycins)、吡咯并苯二氮䓬類 (pyrrolobenzodiazepines，PBDs) 等，這些藥物通過(guò)與 DNA 雙螺旋小溝結(jié)合，導(dǎo)致 DNA 裂解和細(xì)胞凋亡。②微管蛋白抑制劑：美登素類 (maytansines)和澳瑞他汀 (auristatins) 等，通過(guò)與微管結(jié)合而阻止微管的聚合、阻滯細(xì)胞周期，繼而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。③拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制劑 ：喜樹(shù)堿 (camptothecin，CPT) 及其衍生物，通過(guò)調(diào)控 DNA 復(fù)制中所需的拓?fù)洚悩?gòu)酶，使 DNA 鏈斷裂。
化學(xué)連接子的作用是將細(xì)胞毒藥物與 mAbs 連接，并在體循環(huán)中維持 ADC 的穩(wěn)定性。連接子的化學(xué)性質(zhì)和偶聯(lián)位點(diǎn)對(duì)于 ADC 的穩(wěn)定性、藥動(dòng)學(xué)和藥效學(xué)特性及治療窗等方面具有至關(guān)重要的作用。連接子的特性應(yīng)包括 [18] ：①足夠的穩(wěn)定性，使 ADC 能在血流中循環(huán)并定位到靶部位，不會(huì)過(guò)早斷裂而導(dǎo)致非特異性毒性 ；②能在內(nèi)化過(guò)程中迅速斷裂，釋放細(xì)胞毒藥物。
盡管 ADC 藥物的研發(fā)已取得較大突破，但仍存在以下問(wèn)題 ：①抗體的載藥率 (drug-to-antibody ratio，DAR) 問(wèn)題，目前得到的均是含有不同 DAR值 ( 0 ～ 8) 的多種成分混合物，一般 DAR 為 3 ～4 較合適，DAR>4 會(huì)出現(xiàn)較低的耐受性、較高的血漿清除率和較低的體內(nèi)功效 ；②目前得到的通常是偶聯(lián)位置與數(shù)目不定的混合物，未能完全實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)偶聯(lián)，藥物劑量的確定及體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)研究存在困難 ；③可斷裂型連接子在血液中提前斷開(kāi)，而細(xì)胞毒藥物沒(méi)有選擇性，故存在嚴(yán)重的肝毒性等不良反應(yīng)，導(dǎo)致治療窗較窄；④ ADC 的組織穿透能力有限，導(dǎo)致在實(shí)體瘤治療中存在一定困難，要考慮抗體的小型化問(wèn)題等。
2 多肽 - 藥物偶聯(lián)物 (PDC)
PDC 的設(shè)計(jì)原理與 ADC 類似，主要用于藥物遞送和腫瘤靶向，不同之處在于 ADC 中的抗體成分被可作為靶向配體的多肽分子所取代。與 ADC相比，PDC 具有諸多優(yōu)勢(shì) ：通常比生物藥物制劑容易制備、成本較低且大多數(shù)無(wú)免疫原性，不易引起自身免疫反應(yīng) [27]。PDC 的合成、貯存和質(zhì)控相對(duì)容易，體內(nèi)外穩(wěn)定性更好，且因 PDC 相對(duì)分子質(zhì)量小，有更好的血管、組織和細(xì)胞的通透性，易滲透到腫瘤深處 [28]。值得注意的是，由于腎小球的濾過(guò)作用，PDC 從血中清除的速度快于 ADC，減少了 PDC 途徑靶部位的循環(huán)頻次，可能會(huì)影響其靶向效率 [29]。
2.1 基本組成
2.1.1 多肽近年來(lái)隨著蛋白質(zhì)組學(xué)、噬菌體展示和多肽固相合成等技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的新型多肽被發(fā)現(xiàn)或被合理設(shè)計(jì)，極大地促進(jìn)了 PDC 的發(fā)展。PDC 中的靶向多肽分子需要與對(duì)應(yīng)靶標(biāo)具有納摩爾級(jí)的親和能力 (結(jié)合常數(shù)小于 10–9 mol/L)[30]，從而獲得良好的選擇性，以減少全身給藥時(shí)造成的非特異性分布與毒性 [31]。
用于 PDC 的多肽分子一般可分為細(xì)胞穿透肽 (cell penetrating peptides，CPPs) 和細(xì)胞靶向肽(cell targeting peptides，CTPs)，前者能跨越細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)藥物，后者能特異性地與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合。PDC 的肽段易被消化道酶降解，故常用非胃腸道途徑給藥 ；PDC 經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)并透過(guò)毛細(xì)血管壁到達(dá)靶細(xì)胞。對(duì)于 CPP- 藥物偶聯(lián)物而言，跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)是一個(gè)與能量無(wú)關(guān)的過(guò)程，它可直接穿過(guò)脂質(zhì)雙分子層 ；此外有文獻(xiàn)報(bào)道，CPP- 藥物偶聯(lián)物可通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)作用或受體介導(dǎo)的與能量無(wú)關(guān)的非內(nèi)吞轉(zhuǎn)運(yùn)途徑進(jìn)入細(xì)胞 [32]。常用 CPPs 有 [33] ：轉(zhuǎn)錄反式激活因子 (trans-activator of transcription，TAT)、transportan、penetratin 及其衍生物或其他具有穿膜能力的肽。CTP- 藥物偶聯(lián)物的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)依賴于肽與其受體結(jié)合介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，在此過(guò)程中偶聯(lián)物通過(guò)早期和晚期核內(nèi)體最終進(jìn)入溶酶體，而受體再通過(guò)胞內(nèi)循環(huán)回到細(xì)胞膜表面。常用 CTPs 包括精氨酸 - 甘氨酸 - 門冬氨酸 (RGD) 恒定系列肽、黃體生成素釋放激素 (LHRH) 類似肽、通過(guò)噬菌體展示技術(shù)篩選出來(lái)的新型腫瘤靶向肽等 [34]。
用于 PDC 偶聯(lián)的細(xì)胞毒藥物通常是經(jīng)典的化療藥物，如紫杉醇 (paclitaxel，PTX)、DOX、CTP 等，它們通過(guò)干擾或阻斷細(xì)胞增殖過(guò)程而發(fā)揮抗腫瘤作用，但因選擇性不高、對(duì)腫瘤靶向能力差，易導(dǎo)致正常細(xì)胞和組織的損傷。形成 PDC 后可提高這些藥物對(duì)腫瘤組織的靶向性、減少在正常組織中的分布，從而減輕不良反應(yīng)、抑制多重耐藥 [35]。
連接子是連接多肽和藥物的有效橋梁，一個(gè)好的連接子不會(huì)影響多肽或藥物的功能，低分子、適當(dāng)長(zhǎng)度、合適的穩(wěn)定性和極性是理想連接子的關(guān)鍵因素。與 ADC 類似，PDC 連接子分為不可斷裂型和可斷裂型 ( 見(jiàn)表 1)，通過(guò)采用不同的連接子，可調(diào)節(jié)藥物的釋放，降低潛在不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。
盡管 PDC 具有明顯的臨床應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但目前仍無(wú)用于化療的 PDC 獲批上市。就現(xiàn)有數(shù)據(jù)而言，PDC 應(yīng)用于臨床可能存在的障礙包括 ：① PDC 的相對(duì)分子質(zhì)量較小，在體內(nèi)易被清除，導(dǎo)致全身給藥時(shí)療效不理想 ；② PDC 分子中的肽序列由 L 型氨基酸構(gòu)建，易被血中的酶降解而導(dǎo)致 PDC 的靶向性能被弱化 ；③ PDC 攜帶藥物的容量和跨越多個(gè)生理屏障的有效性有待提高，腫瘤細(xì)胞對(duì) PDC的應(yīng)答率也有待深入研究。
3 核酸適體 - 藥物偶聯(lián)物 (ApDC)
DNA 是一種生物大分子，可通過(guò)堿基對(duì)自組裝成雙螺旋結(jié)構(gòu)，通過(guò)氫鍵、π-π 堆積和疏水相互作用保持穩(wěn)定 [69]，故可通過(guò)簡(jiǎn)單的雜交和插層來(lái)實(shí)現(xiàn)藥物的引入。cell-SELEX 的核心原理是在對(duì)靶分子特征未知的情況下，篩選得到可識(shí)別腫瘤細(xì)胞的核酸適體，直接用于腫瘤的診斷與治療。YOON等利用這一特性，篩選得到一種可靶向胰腺導(dǎo)管腺癌的核酸適體 P19，并證明其靶向和遞送吉西他濱、氟尿嘧啶 (FU) 和美登素衍生物 DM1 的能力。這些化療藥先與短寡核苷酸結(jié)合，然后通過(guò)雜交與核酸適體結(jié)合，生成的 ApDC 可將細(xì)胞毒藥物特異性地遞送至腫瘤細(xì)胞，減少非特異性不良反應(yīng) [70]。DOX 是一種常用的廣譜抗腫瘤藥，具有一個(gè)平面四環(huán)結(jié)構(gòu)，可嵌入 DNA 中的堿基片段 ( 特別是 CG或 GC 堿基對(duì) ) 中，抑制 DNA 的復(fù)制過(guò)程 [71]。根據(jù) DOX 能嵌入核酸結(jié)構(gòu)這一特性，可將 DOX 嵌入富含 CG、GC 序列的核酸適體中，用于 DOX 靶向遞送。核酸適體 A10 是由 71 個(gè)核苷酸組成的單鏈 RNA，可與人前列腺癌細(xì)胞表面過(guò)表達(dá)的 PSMA蛋白特異性結(jié)合。BAGALKOT 等通過(guò)非共價(jià)相互作用將 DOX 嵌入 A10 的三維結(jié)構(gòu)中得到了 A10-DOX 偶聯(lián)物，可將 DOX 靶向輸送到 PSMA 過(guò)表達(dá)的人前列腺癌細(xì)胞。鑒于 A10 與 DOX 通過(guò)非共價(jià)方式結(jié)合，A10 和 DOX 均可保持高生物活性，不影響各自功效的發(fā)揮 [72]。為了提高藥物遞送效率，ZHU 等通過(guò)雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，在核酸適體分子的 5'端修飾了 1 個(gè)由幾乎 100％藥物插入位點(diǎn)組成的長(zhǎng)雙鏈 DNA，其工作原理類似于將核酸適體作為引導(dǎo)納米列車駛向目標(biāo)腫瘤細(xì)胞的火車頭，同時(shí)串聯(lián)“車箱”作為藥物的高效載體，將藥物源源不斷地運(yùn)送到靶細(xì)胞，發(fā)揮選擇性細(xì)胞毒性效果 [73]，顯示出理想的抗腫瘤療效，并減輕了不良反應(yīng)，具有良好的應(yīng)用前景。
雖然通過(guò)非共價(jià)結(jié)合形成 ApDC 的制備方法比較簡(jiǎn)單，但許多藥物并不能有效嵌入核酸適體中，而且藥物的嵌入可能會(huì)改變核酸適體的結(jié)構(gòu)，從而影響核酸適體與靶標(biāo)的特異性結(jié)合。因此，除了非共價(jià)結(jié)合外，共價(jià)結(jié)合也被廣泛用于開(kāi)發(fā)更穩(wěn)定、更具位點(diǎn)特異性修飾潛力的 ApDC。在核酸適體與藥物結(jié)合的過(guò)程中，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的連接子可使藥物在特定的組織或亞細(xì)胞器中釋放。例如，將化療藥 DOX 與 DNA 核酸適體 sgc8( 可與急性淋巴細(xì)胞白血病 T 淋巴細(xì)胞表面過(guò)表達(dá)的 PTK7 特異性結(jié)合 ) 相連形成 ApDC，利用酸不穩(wěn)定的腙鍵作為連接子，可在酸性腫瘤環(huán)境、酸性核內(nèi)體或溶酶體中釋放 DOX，抑制腫瘤生長(zhǎng) [74]。LI 等報(bào)道一種組織蛋白酶 B 敏感的核蛋白適體 (NucA) -PTX 偶聯(lián)物可選擇性地將 PTX 遞送到腫瘤部位，顯著提高了PTX 的抗腫瘤活性并降低其非特異性毒性 [75]。利用對(duì)組織蛋白酶 B 敏感的 VC 二肽鍵將 NucA 連接到 PTX 的 2' 位活性羥基上，得到的無(wú)活性 NucAPTX 偶聯(lián)物在體循環(huán)中能保持穩(wěn)定。該偶聯(lián)物上的NucA 可促進(jìn)其在腫瘤組織中的積累 ；進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后，NucA-PTX 偶聯(lián)物的二肽連接子被酶解，釋放出 PTX 并發(fā)揮作用。最近，HE 等將核仁素特異性核酸適體 AS1411 與雷公藤甲素進(jìn)行偶聯(lián)，所得偶聯(lián)物能特異性識(shí)別腫瘤細(xì)胞，并在腫瘤細(xì)胞內(nèi)GSH 的激活下觸發(fā)一系列生物正交反應(yīng)，原位、自循環(huán)產(chǎn)生碳中心自由基 [76]。同時(shí)，該偶聯(lián)物的激活能顯著降低腫瘤細(xì)胞內(nèi) GSH 的含量、同時(shí)增加游離二價(jià)鐵的含量，產(chǎn)生協(xié)同的化學(xué)動(dòng)力學(xué)療法效應(yīng)。該偶聯(lián)物對(duì)人乳腺癌細(xì)胞 (MDA-MB-231) 具有強(qiáng)特異性和高細(xì)胞毒性，體內(nèi)抗三陰性乳腺癌的效果好、對(duì)健康組織的不良反應(yīng)小，為腫瘤靶向遞藥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和自由基相關(guān)分子機(jī)制的研究提供了新見(jiàn)解。
盡管核酸適體有諸多優(yōu)良特性，研究也證明了 ApDC 在腫瘤治療領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，然而針對(duì)靶向治療的核酸適體或 ApDC 的開(kāi)發(fā)仍較為滯后。迄今為止，只有一種以核酸適體為基礎(chǔ)的藥物pegaptanib[ 商品名 Macugen，一種聚乙二醇 (PEG)化抗 VEGF 核酸適體，用于治療老年性黃斑變性 ]獲得美國(guó) FDA 批準(zhǔn)上市 [ 77] ；用于腫瘤治療的核酸適體 AS1411 目前處在Ⅱ期臨床研究中 [78]。ApDC從實(shí)驗(yàn)室走向臨床還需克服一系列難題，如核酸適體篩選過(guò)程較長(zhǎng)，成功率還較低 ；核酸適體和ApDC 的穩(wěn)定性較差，在體內(nèi)易被普遍存在的核酸酶降解，體內(nèi)半衰期較短，還須經(jīng)一定的化學(xué)修飾才能用于臨床 ；免疫系統(tǒng)對(duì)核酸的識(shí)別可能引發(fā)免疫反應(yīng)等。
4 聚合物 - 藥物偶聯(lián)物
聚合物 - 藥物偶聯(lián)物是由一種或多種藥物通過(guò)共價(jià)結(jié)合連接到聚合物上而構(gòu)成的具有藥理活性的大分子結(jié)構(gòu)，其中的藥物可以是小分子藥物，也可以是多肽、蛋白質(zhì)或核酸適體 [79]。藥物與聚合物的結(jié)合有多種益處，包括增加藥物的溶解度、控制釋藥速度、提高藥效和改善藥代動(dòng)力學(xué)行為等 [80]。近年來(lái)，隨著聚合物偶聯(lián)技術(shù)的日漸成熟，越來(lái)越多的聚合物 - 藥物偶聯(lián)物進(jìn)入了臨床研究，顯示出良好的發(fā)展前景。
聚合物 - 藥物共價(jià)偶聯(lián)物的概念最早由RINGSDORF 教授于 1975 年提出，他將其稱為合成聚合物藥物或藥理活性聚合物 [81]。它是藥物與聚合物主鏈通過(guò)不穩(wěn)定鍵連接形成的，由 1 個(gè)聚合物主干和 3 個(gè)不同的單元組成：第一個(gè)是親水區(qū)域，使整個(gè)大分子可溶和無(wú)毒 ；第二個(gè)是藥物與聚合物鏈連接的區(qū)域，藥物通常通過(guò)連接子 ( 如聯(lián)氨、偶氮、肽、二硫鍵等 ) 結(jié)合到聚合物主鏈上，而連接子在特定條件下會(huì)斷裂，使藥物從聚合物載體中釋放，所使用的連接子類型會(huì)影響藥物偶聯(lián)到載體上的比例、藥物穩(wěn)定性和藥物釋放機(jī)制 ；第三個(gè)是實(shí)現(xiàn)靶向運(yùn)輸?shù)膮^(qū)域，其功能是將整個(gè)聚合物體系遞送到目標(biāo)細(xì)胞或發(fā)揮藥理作用，與目前研究中廣泛應(yīng)用的靶向配體概念相似。通過(guò)對(duì)大分子聚合物鏈的不同區(qū)域進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)不同的功能。
目前可用于藥物遞送的聚合物主要包括 [82] ：①聚氨基酸衍生物，如聚 L- 賴氨酸 (PLL)、聚 L-谷氨酸 (PGA)、明膠、聚 [N-(2- 羥乙基 -L- 谷氨酰胺 )](PHEG) 和聚門冬氨酸 (PASP) 等 ；②多元酸，如聚 α 蘋果酸 (poly-α-malic acid，PAMA)、聚 β蘋果酸 (poly-β-malic acid，PBMA) ；③多糖，如葡聚糖、普魯蘭多糖、透明質(zhì)酸、殼聚糖 ；④其他，如 N-(2- 羥丙基 ) 甲基丙烯酰胺 (HPMA) 共聚物和PEG 等。一些報(bào)道著重于將蒽環(huán)類、鉑類和紫杉烷類等小分子化療藥偶聯(lián)到聚合物上。廣泛用于藥物直接偶聯(lián)或通過(guò)連接子與聚合物鏈偶聯(lián)的官能團(tuán)有氨基、羧基、羥基和巰基等 [83]。聚合物 - 藥物偶聯(lián)物可分為聚合物 - 大分子偶聯(lián)物、聚合物 - 小分子偶聯(lián)物、樹(shù)枝狀大分子和聚合物納米粒 [84]，本文主要關(guān)注可用于腫瘤治療的聚合物 - 藥物偶聯(lián)物前藥。
PGA-PTX(Opaxio，原名 Xyotax) 因其顯著的抗腫瘤作用而被廣泛研究。單次靜脈注射給藥后可完全消除小鼠乳腺癌，與未偶聯(lián)的 PTX 相比，該偶聯(lián)物的最大耐受量增加了 2 倍，腫瘤蓄積量增加了 12 倍。與單次靜脈注射相比，多次注射該偶聯(lián)物具有相似的療效，表明長(zhǎng)循環(huán)藥物偶聯(lián)物 ( 如PGA-PTX) 以最高劑量單次給藥比多次給藥效果更好 [102]。但是，在卵巢癌患者的Ⅱ期臨床試驗(yàn)中，該偶聯(lián)物的應(yīng)答率僅為 10％ (10/99)，中位生存期為 2 個(gè)月 [103] ；在非小細(xì)胞肺癌患者的Ⅲ期臨床研究中，該偶聯(lián)物組患者的生存率與對(duì)照組相當(dāng)，與晚期非小細(xì)胞肺癌一線治療方案 PTX/ 卡鉑相比，PGA-PTX/ 卡鉑無(wú)法提供更佳的生存期 [104]。盡管PGA-PTX 改善了 PTX 的溶解度及安全性，但在臨床抗腫瘤功效方面的改進(jìn)仍然有限。
細(xì)胞毒藥物伊立替康的四臂 PEG 偶聯(lián)物(Onzeald) 已進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)。Onzeald 利用可裂解的酯鍵在每個(gè) PEG 臂上結(jié)合 1 個(gè)伊立替康分子，相對(duì)分子質(zhì)量為 20 000 ；在體內(nèi)，酯鍵緩慢水解釋放出伊立替康，隨后代謝成活性抗腫瘤成分SN-38[105]。在動(dòng)物模型中，與傳統(tǒng)的伊立替康相比，Onzeald 表現(xiàn)出延長(zhǎng)的循環(huán)半衰期、在血漿和腫瘤中穩(wěn)定的濃度和高達(dá) 400 倍的血漿暴露 (AUC)。與伊立替康相比，使用 Onzeald 后腫瘤中的 cmax 增大了 10 倍，而血漿中的 cmax 卻降低了，提示其治療指數(shù)更具優(yōu)勢(shì)，故給予 Onzeald 可導(dǎo)致持續(xù)數(shù)周的腫瘤抑制和腫瘤消退。在Ⅰ期臨床試驗(yàn)中，Onzeald證實(shí)了類似的藥代動(dòng)力學(xué)特征，SN38 表現(xiàn)出 50 d的消除半衰期，而伊立替康給藥后半衰期只有 12 ～47 h[106]。Onzeald 已完成臨床Ⅲ期試驗(yàn)并申請(qǐng)上市，用于治療伴有腦轉(zhuǎn)移的乳腺癌 [107]。
獲批上市的聚合物 - 藥物偶聯(lián)物產(chǎn)品大多是PEG- 蛋白質(zhì)偶聯(lián)物，用于治療丙型肝炎、急性淋巴細(xì)胞白血病和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等 [80]。相比之下，小分子藥物的聚合物偶聯(lián)物的臨床應(yīng)用一直很有限，目前只有 PEG- 納洛酮偶聯(lián)物 ( 商品名Movantik) 成功進(jìn)入市場(chǎng)，用于治療慢性疼痛患者阿片類藥物引起的便秘 [ 108]。盡管一些聚合物偶聯(lián)物已證明可延長(zhǎng)半衰期和降低毒性，但在抗腫瘤功效方面的改進(jìn)仍然有限�？鼓[瘤聚合物療法的臨床前療效在很大程度上歸因于 EPR 效應(yīng)介導(dǎo)的腫瘤積累，但人類腫瘤中的被動(dòng)積累目前是一個(gè)頗受爭(zhēng)議的話題。例如，37 例接受 PK1 治療并進(jìn)行Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗(yàn)評(píng)估的患者中，只有 8 例通過(guò)放射性核素成像顯示出腫瘤攝取 [ 109]。臨床前研究和患者數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)差距的原因可能是小鼠模型不能準(zhǔn)確地反映人類腫瘤的特點(diǎn)，小鼠腫瘤的快速生長(zhǎng)導(dǎo)致不規(guī)則的血管形成和血管滲漏，但并不是所有人類腫瘤血管都有滲漏。近期一項(xiàng)研究結(jié)果表明，通過(guò) EPR 效應(yīng)介導(dǎo)的腫瘤藥物載體蓄積試驗(yàn)中，只有 0.7％靜脈注射劑量的藥物到達(dá)腫瘤 [110]，這提示 ：即使在臨床前模型中表現(xiàn)出被動(dòng)積累效果的藥物載體，其向腫瘤部位遞送的藥量也是不足的。然而研究者并沒(méi)有對(duì)類似小分子藥物的腫瘤定位進(jìn)行分析，從而混淆了藥物載體和小分子藥物在腫瘤部位的蓄積效果。因此，未來(lái)需要仔細(xì)選取患者，以便確認(rèn)哪些患者能受益于所設(shè)定的療法 [111]，或者開(kāi)發(fā)增加聚合物載體腫瘤蓄積的方法 ( 如引入靶向配體等 )[112]，同時(shí)必須對(duì)藥代動(dòng)力學(xué)和生物分布進(jìn)行完整的臨床前評(píng)估，以確保所選擇的連接子在體內(nèi)具有足夠的穩(wěn)定性，保證藥物的有效遞送。
5 總結(jié)與展望
本文主要介紹了抗體、多肽、核酸適體和聚合物與藥物的偶聯(lián)物在介導(dǎo)藥物靶向遞送中的應(yīng)用，就目前研究及臨床試驗(yàn)結(jié)果而言，它們均有良好的應(yīng)用前景，部分產(chǎn)品已在臨床應(yīng)用中取得了良好的治療效果，為患者帶來(lái)了較大益處，但同時(shí)也存在著一些棘手的問(wèn)題，諸如不良反應(yīng)、耐藥性、費(fèi)用昂貴及缺少較好的腫瘤標(biāo)記物等。首先，靶向治療雖然能提高藥物在腫瘤部位的蓄積，但在正常組織中的分布仍不可避免，導(dǎo)致產(chǎn)生不良反應(yīng)。例如，Kadcyla 的不良反應(yīng)雖然比化療顯著減輕，但仍存在惡心、嘔吐、血小板減少、肌肉骨骼疼痛以及肝毒性等不良反應(yīng)，導(dǎo)致患者用藥順應(yīng)性較差。其次，與傳統(tǒng)化療藥物一樣，靶向治療也存在耐藥問(wèn)題，腫瘤細(xì)胞表面高表達(dá)的藥物外排蛋白，可促進(jìn)藥物外排，且在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中可能出現(xiàn)復(fù)雜的突變來(lái)促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)，使靶向藥物失去作用。第三，腫瘤靶向治療的花費(fèi)較昂貴，尤其是抗體類藥物，且在治療過(guò)程中還包括一些其他費(fèi)用，在很大程度上增加了政府及患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。最后，由于腫瘤的復(fù)雜性及異質(zhì)性，導(dǎo)致不同腫瘤患者的療效存在差異，需要進(jìn)一步尋找可能預(yù)測(cè)患者療效的腫瘤標(biāo)記物，進(jìn)而篩選出最適合靶向治療的患者，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療。相信隨著生物醫(yī)藥科技的進(jìn)步和靶向遞藥理論的完善，將會(huì)促進(jìn)更為合理有效的靶向藥物的臨床轉(zhuǎn)化，為廣大腫瘤患者的治療帶來(lái)福音。
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