摘要：近年來‚蛋白質、多肽類藥物廣泛應用于各類疾病的治療。本文對聚乙二醇修飾的蛋白質及蛋白質類藥物控制釋放這兩大體系的研究進展做了較系統(tǒng)的總結和評述‚并就更高級的靶向、易吸收的蛋白質藥物體系的發(fā)展進行了展望。
目前‚腫瘤、艾滋病、肝炎等疾病嚴重影響著人類健康‚有關方面的藥物研究成為藥學研究的一個熱門領域。其中‚蛋白質、多肽類藥物（如腫瘤壞死因子、白介素、胰島素等）以其療效好、副作用低等突出優(yōu)點受到了廣大醫(yī)務工作者及患者的青睞。但與其它合成化學藥物相比‚它們也有易引起機體的免疫反應‚體內半衰期短‚在體內易水解、變性‚不易儲藏等缺點。另外‚由于多數蛋白質和多肽類藥物具有較低的分配系數和很小的擴散性能‚使其不易被親脂性膜所攝取‚很難通過生物屏障‚因此盡管 DNA 重組技術已使蛋白質、多肽藥物可以大量生產‚但由于以上因素從而大大限制了它們在臨床上的應用。為此‚研究和開發(fā)穩(wěn)定‚半衰期長‚生物相容性好并且容易吸收的蛋白質、多肽藥物體系一直是科學工作者們試圖解決的一個迫切課題。目前人們所研究的蛋白質、多肽類藥物體系有很多‚各有其優(yōu)、缺點。
1 通過聚乙二醇修飾蛋白質
1977年‚Abuchowski 等證明：作為治療藥物‚聚乙二醇（polyethlyene glycol‚PEG）修飾的蛋白質比未修飾的更有效。PEG 修飾蛋白質（亦稱蛋白質的 PEG 化）主要通過 PEG 與蛋白質的化學結合來實現‚它可增加此類藥物的溶解性和穩(wěn)定性‚減弱免疫原性和毒性‚改善藥物的體內藥動學性質。
例如：白介素（IL-2）是一個糖基化的淋巴因子‚能促進 T 淋巴細胞增殖‚并激活殺傷細胞‚是目前免疫療法中重要的細胞因子‚但其水溶性性差‚生物活性不穩(wěn)定‚且血漿半衰期短‚體內作用時間短而影響了療效。Katre 等［1］ 報道了 PEG 活性酯分子修飾的充足人 IL-2‚其溶解度增加‚血漿半衰期延長‚在 MethA 肉瘤鼠內的抗腫瘤活性也得到增強［2］；腫瘤壞死因子α（TNF-α）是一種與炎癥發(fā)生有關的細胞因子‚對于許多腫瘤細胞都有直接或間接的殺傷作用‚但其體內的清除速度快而且高計量使用時會導致嚴重的負反應。Tsutsumi 等用琥珀酸酐和 N－羥基琥珀酰亞胺兩步活化的 PEG 來修飾 TNF-α‚修飾后 TNF-α的體外生物活性下降而血漿半衰期大大延長。當 TNF-α的賴氨酸側鏈氨基酸被 PEG 修飾的程度為56％時‚MPEG-THF-α的體內生物活性比天然 THF-α提高了約100倍［2］。
除了以上兩種蛋白質和多肽類藥物外‚PEG 修飾的分子還包括色氨酸酶、精氨酸酶、精氨酸脫氨酶、免疫球蛋白 G、神經營養(yǎng)因子、纖維素酶、鏈激酶等。但 PEG 修飾蛋白質也存在一些問題‚如藥物生物活性降低‚某些偶聯物在生理條件下不穩(wěn)定‚蛋白質藥物 PEG 化后體內藥動學性質的改變可能產生不良反應‚制備過程中某些有毒有機物的使用等。若能妥善的解決這些問題‚蛋白質、多肽藥物和 PEG 結合物的給藥系統(tǒng)將會得到更為長足的發(fā)展
2 通過高分子材料的包覆‚將蛋白質類藥物做成可控制釋放的微粒
目前,蛋白質和多肽類藥物的控制釋放體系可分為四大類
水凝膠是指由親水性的均聚物或共聚物交聯而成的聚合物網絡。它可在水中溶脹并保持大量水分 而又不溶解并具有良好的生物相容性,因此被廣泛應用于蛋白質、多肽類藥物的長效釋藥體系。藥物通常采用包埋或吸附的方法固定在水凝膠中。當環(huán)境（如：溫度,PH 值或離子強度等）改變時,由于溶脹作用,凝膠表面的孔洞變大,水凝膠內外水分擴散途經的打開,藥物被釋放出去。
pH敏感水凝膠通常是由帶陰離子或陽離子單體如丙烯酸（AAc）聚合而成的聚電介質水凝膠。在外界pH發(fā)生變化時,由于其大分子上可離子化基團的解離,其平衡溶脹率發(fā)生突變,導致聚合物網絡中分 子間的孔隙增大或減小,相應的,溶質在凝膠內的擴散速率也發(fā)生突變。如徐暉等［4］用聚氧乙烯－聚氧丙�。垩跻蚁┣抖喂簿畚铮╬oloxamer）的甲基丙烯酸衍生物和甲基丙烯酸組成共聚物水凝膠做為載體材料包埋胰島素,實驗證明藥物在pH值較低的介質中基本不釋放,而在中型或堿性介質中以較快速率釋 放,通過改變共聚物中單體的組成可以調節(jié)凝膠的平衡溶脹率和凝膠中藥物的擴散系數。這類水凝膠的 pH敏感特性使其作為胰島素口服給藥載體成為可能。在胃里,胰島素基本不釋放,聚合物的保護作用減少了藥物與胃蛋白酶的接觸,避免藥物活性受破壞,而在小腸中,藥物釋放并被吸收。
另外,還有對化學物質（葡萄糖,電介質,抗體等）,光,壓力等不同環(huán)境條件敏感的種種水凝膠,不一 而足。如Ito等人將葡萄糖氧化酶和胰島素包埋在聚二甲基乙醇胺甲基丙烯酸酯-聚（2－甲基丙烯酸- 2－羥乙酯）共聚物水凝膠中。葡萄糖擴散到凝膠中與葡萄糖氧化酶發(fā)生反應生成葡萄糖酸。酸使凝膠中的堿性基團功能團質子化,隨著反應進行凝膠中帶電位點增多,靜電排斥作用使凝膠溶脹,胰島素就擴散出來。當環(huán)境中不存在葡萄糖時,水凝膠則處于不溶脹、不滲透狀態(tài)。
水凝膠,尤其是環(huán)境敏感型的水凝膠做為蛋白質多肽類藥物的緩釋載體材料,不僅能保護藥物,減少藥物與蛋白酶的接觸機會,避免活性破壞,還因其對特定環(huán)境的特殊響應性,在靶向釋藥和智能型釋藥方面有著廣闊的應用前景。但它也有一定的局限性：1）大部分環(huán)境敏感型的水凝膠是不可降解的,不能用 于植入性藥物制劑；2）目前環(huán)境敏感型的水凝膠的響應性大多較慢；3）由于多數蛋白質、多肽藥物脂溶性 差,被釋放出來后,仍難以通過消化道的生物膜屏障,因此生物利用度低；目前,新型高分子水凝膠的研究 熱點主要集中在從仿生角度出發(fā)的多糖和多肽等生物高分子水凝膠的制備與研究上。
脂質體是 60年代由Bangham 在劍橋大學首次發(fā)現并命名的。它是由類脂組成的雙分子空心球,球 的中心為水性核心,核心外包裹著一層或多層雙分子類脂外殼。由于其無毒、可降解、生物相容性很好并 且組分及分子量易于調節(jié),所以用它做為蛋白質、多肽類藥物的釋藥載體近十幾年來得到了迅速發(fā)展。人們利用不同的材料和組分,采用不同的方法制備了各種脂質體,針對其藥物緩釋方面的應用進行了大量的研究。
蛋白質、多肽類藥物大部分為水溶性,所以多采用兩相分散法裝載藥物。即將類脂物溶于有機溶劑中,然后加入含有包裹藥物的水溶液,使油相和水相充分接觸,然后將溶劑蒸發(fā)成為脂質體藥物。
脂質體包裹蛋白質多肽類藥物后,不僅可以保護藥物,避免蛋白水解酶造成的活性破壞,還能促進透皮吸收,提高生物利用度。脂質體作為治療內皮網狀系統(tǒng)（RES）疾病的藥物載體是脂質體最成功的應用 之一。由于脂質體易被內皮網狀系統(tǒng)的巨噬細胞所識別,所以富含巨噬細胞的肝、脾是脂質體的重要靶 器官。利用脂質體作為藥物載體可直接把藥物靶向到這些器官內,從而降低藥物的毒副作用。如包裹于 SUV 的 IL-2在增加血液和脾臟白細胞數及激發(fā)脾淋巴因子殺傷細胞活性方面的效力明顯比游離 IL－2 強［5］。但當脂質體裝載治療其它系統(tǒng)疾病的藥物（如抗腫瘤藥物）時,因為其易被內皮網狀系統(tǒng)識別并且 清除,所以在血液中循環(huán)的時間較短,不能滿足治療需要。為此,人們用單唾酸神經節(jié)苷脂（GM1）、聚乙二 醇（PEG）或聚乙二醇修飾的磷脂酰乙醇胺（PEG-PE）等修飾脂質體表面。研究表明,經過表面改性的這些 脂質體比傳統(tǒng)脂質體被肝、脾的捕捉率降低,且在血液中的循環(huán)壽命明顯延長。Kim 等［6］以胰島素為模型藥物研究了不同脂質體的藥物釋放行為,結果發(fā)現：未經任何處理的胰島素直接注入小鼠體內會導致 其因低血糖而死亡,相反,注射了經脂質體包裹的胰島素的小鼠血糖濃度得到了有效控制,又不致引起大 的副作用,尤其是表面經 PEG 改性后的脂質體胰島素體系,其突釋現象較小且藥效時間較長。這顯然是 由于 PEG 的引入使得 RES 系統(tǒng)對藥物的吞噬作用減弱,體系在血液中循環(huán)時間延長導致的 。
目前,脂質體載藥技術的發(fā)展正日趨成熟。一系列的藥物脂質體已進入第三期臨床試驗階段,如用于治療復發(fā)性骨肉瘤的含免疫調節(jié)劑的脂質體,用于治療承認呼吸器官窘迫癥的前列腺素E1脂質體等。為提高脂質體藥物的靶向性,避免作用于正常細胞,溫敏性脂質體、pH 敏感脂質體以及表面連接特殊配 體的脂質體正逐漸受到關注。但由于脂質體的熱力學不穩(wěn)定性使得它不能長期保存,而且在載藥過程中 有機溶劑的使用也容易造成蛋白質、多肽類藥物的失活和變性,因此作為蛋白質、多肽藥物的載體還有一定的局限性。
在研究微球給藥體系的時候,人們發(fā)現當粒子的粒徑小于 1μm 時,粒子的釋藥性能會顯現出獨特的 優(yōu)越性。這種粒徑小于 1μm 的聚合物微球給藥體系被定義為納米微球給藥體系。由于納米微球的粒徑很小,所以它能夠穿過上皮組織,通過毛細血管直接進入器官和細胞內部,被更有效地吸收。Panyam［8］等的研究表明當微球的粒徑為 100nmm時,其u被小鼠腸內細胞u吸收h的效率是粒徑 1～10μme微球的 15～250 cn 倍。因為納米給藥系統(tǒng)具有如此優(yōu)異的吸收特性,所以近幾年來日益受到人們的關注。特別是以 PLGA為載體材料,用 W/O/W 法包裹蛋白質、多肽藥物（如胰島素、生長因子、疫苗等）的研究被廣泛報道［8～10］。
納米粒由于粒徑小,進入體循環(huán)后,主要被RES中的白細胞、單核細胞以及巨噬細胞吞噬,在這些細胞集中的器官：肝、脾、骨髓中納米粒尤為集中（5min 內,90％的納米粒集中在肝,2％～5％集中在脾）,這對于治療這些器官的疾病而言,當然是人們所希望的,但多數疾病病因并不在 RES 系統(tǒng)中,納米粒在 RES 系統(tǒng)的集中,使得藥物在血液中的循環(huán)時間很短,到達不了靶器官,不能產生長效緩釋作用。因此如何使 納米粒長循環(huán),靶向非 RES 系統(tǒng)成為了納米給藥系統(tǒng)的研究重點。
巨噬細胞消除外來粒子的主要機制是通過識別結合于微粒上的免疫球蛋白 G（IgG）的 Fc 段和補體, 來吞噬微粒。納米粒進入體內后,被機體視為異物,抗體和血漿中的多種成分如血漿蛋白、脂蛋白、免疫球蛋白、補體 C 蛋白等吸附到納米粒上,由于巨噬細胞存在著血液成分的特異受體,納米粒上吸附的蛋白 或蛋白片段會加劇單核巨噬細胞,尤其是肝臟的枯否細胞（Kupffer Cell）的識別和吞噬。
近年來,人們發(fā)展了一種新型的聚合物膠體給藥體系,它能夠改變傳統(tǒng)微粒的表面性質,降低巨噬細 胞對粒子的識別性,以達到給藥長循環(huán)的目的。
藥物被包裹在膠束核心的方式一般有三種：物理纏結、靜電力結合和化學 鍵合。不同方式所采用的載體材料和成球原理各有不同,但由于蛋白質類藥物 不穩(wěn)定、容易失活,所以往往不采用化學鍵合的方法包裹藥物。下面將就物理纏結與靜電力結合包裹藥物的方法及原理分別敘述如下：
在包裹親水性的蛋白質、多肽藥物時,通常采用雙乳液體系,使藥物通過與嵌段共聚物中聚酯部分的物理纏結被包裹在核心（一般隨膠束表面PEG 密度的減小或內部聚酯分子量的增加,膠束的粒徑隨之增大）。隨著聚酯內核的降解,藥物被緩慢釋放出來。
由于蛋白質、多肽藥物的特殊理化性質,此類藥物的口服效果往往很差。胃中酸和消化酶的降解作用以及通過肝的首過作用,都使得藥物顆粒難以發(fā)揮正常療效。Tobio 等［13］分別用 PLA 和 PLA-PEG 包裹 破傷風類毒素（TT）得到粒徑 150nm 左右的微粒,研究表明在PEG 親水外殼的保護下,PLA-PEG 微粒在胃液中的穩(wěn)定性比 PLA微粒高大約 9倍。當給小鼠分別服用包裹 TT 的 PLA-PEG 和 PLA 后可發(fā)現,服用 PLA-PEG（TT）的小鼠血液中的TT 濃度較高,持續(xù)釋放時間較長,說明做為口服給藥體系 PLA-PEG 膠體明 顯優(yōu)于PLA 納米微球給藥系統(tǒng)。
由于離子型聚合物膠體是一種嶄新的給藥體系,所以在這方面的研究尚不十分全面,并且該體系還 存在著包藥量較低、熱力學穩(wěn)定性較差以及不具備主動靶向性等缺點,有待于進一步的研究和改進。
3 結論與展望
綜上所述,在過去的二、三十年中人們對蛋白質、多肽藥物進行了大量的改性和釋藥研究。較理想的 蛋白質、多肽類藥物給藥體系應：（1）能最大限度的保持藥物的生物活性,制備過程安全無毒；（2）有良好的生物通透性,能穿過體內生物屏障達到病變部位；（3）有抗巨噬細胞吞噬能力,在體內能長循環(huán),生物利 用度高；（4）具有靶向性,即對病變細胞或組織具有特異性的識別和靶向性；
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