摘要:肝臟疾病是威脅人類生命健康的重要疾病之一,對肝臟疾病檢測及治療方法的研究也引起人們的極大重視。靶向藥物遞送系統(tǒng)(TDDS)可將藥物選擇性地輸送到靶點組織,從而提高藥物的生物利用率并降低毒副作用,已引起了研究者的廣泛關(guān)注。近年來,越來越多的研究嘗試將靶向藥物遞送系統(tǒng)應(yīng)用于肝臟疾病的顯像檢測以及藥物/基因治療,并取得了十分顯著的成績。本文將對近年來開發(fā)的新型納米肝靶向給藥系統(tǒng),尤其是配體-受體介導(dǎo)的主動肝靶向給藥系統(tǒng)在藥物/基因遞送以及顯影檢測方面的最新進展做一個綜述,對各靶向給藥系統(tǒng)的肝靶向能力進行了總結(jié)對比,并對肝靶向給藥系統(tǒng)的發(fā)展方向進行了預(yù)測。
我國是世界上肝臟疾病的高發(fā)區(qū),其中乙肝感染者數(shù)量已經(jīng)過億,相當于每10個人中即有1個乙肝感染者,丙肝病毒感染者也已超千萬大關(guān),而乙型丙型病毒是導(dǎo)致肝硬化、甚至肝癌的重要因素[1] 。全國每年超過100萬人死于病毒性肝炎等相關(guān)疾病,而因肝癌死亡的人數(shù)即超過10萬人,在男性中占據(jù)癌癥死亡人數(shù)的第3位,女性中居第4位。
目前,對于病毒性肝炎、肝硬化、肝纖維化等疾病仍以藥物控制為主。而對于早期肝癌患者來說(瘤塊 小于5cm),其癌細胞并未擴散到淋巴結(jié)和身體的其它部位,因此手術(shù)切除治療是最為有效手段。然而肝癌 的發(fā)病較隱匿,早期患者無明顯癥狀,而肝癌患者一旦因出現(xiàn)癥狀而前往醫(yī)院就診,其病程大多已進入中、晚期,錯過了手術(shù)治療的最佳時期;此時即使手術(shù)切除,其治療成功率也僅為20%~30%[2,3] 。由此可見,實 現(xiàn)肝癌的早期高靈敏檢測是手術(shù)治療能否成功的關(guān)鍵因素,這對于顯像學(xué)的發(fā)展提出來更高的要求;而對 于肝炎、肝硬化以及中晚期肝癌患者:非手術(shù)治療,尤其是藥物治療就成為了綜合治療的重要手段之一。
化療是利用化學(xué)藥物對癌細胞產(chǎn)生殺傷作用,同時也可控制癌細胞擴散。目前,化療是治療肝癌的最普遍采用方法,但傳統(tǒng)的化療方式是通過常規(guī)途徑給藥,當達到一定的血藥濃度后,化療藥物在全身分布,缺乏選擇性,在殺傷癌細胞的同時也對全身臟器構(gòu)成傷害,不僅影響療效,也給病人帶來巨大痛苦;且到達肝臟腫瘤部位的藥物僅為一小部分,大部分藥物不僅未發(fā)揮藥效作用,還會對其它正常臟器產(chǎn)生嚴重的毒副作用,影響這些藥物的治療效果。因此,改變化療的給藥途徑、變換藥物劑型等各種各樣的嘗試從未間斷,其中肝靶向性納米給藥系統(tǒng)的研究已引起越來越多的重視。
肝靶向藥物遞送系統(tǒng)(Liver targeted drug delivery system,LTDDS)可將藥物、基因等化學(xué)物質(zhì)選擇性地輸送至肝臟,提高負載物在肝臟部位的濃度、延長其半衰期,從而達到減少用藥劑量和給藥次數(shù),降低藥物毒副作用,提高轉(zhuǎn)染效率。隨著對細胞表面結(jié)構(gòu)功能認識的不斷深入,近年來受體介導(dǎo)的肝靶向遞送系統(tǒng)成為研究熱點[4,5] 。它是采用物理或化學(xué)的方法將特定的配基引入藥物載體,通過配基與細胞膜上的受體發(fā)生特異相互作用,介導(dǎo)細胞實現(xiàn)對修飾有配基的載體材料的高效內(nèi)吞,從而達到靶向遞送的目的。另外,利用LTDDS還可將顯影劑高濃度的富集于肝臟部位,提高顯影效果,從而達到提高檢查靈敏度的作用。由此可見,開發(fā)高效的LTDDS對于肝臟疾病的早期檢測以及治療均有非常重要的作用。而納米技術(shù)近30年來發(fā)展迅速,利用納米尺度的脂質(zhì)體、膠束、微凝膠等作為載體可以起到促進藥物溶解、提高藥物穩(wěn)定性、改善藥物釋放行為等功效;更重要的是納米技術(shù)還可以改變藥物在體內(nèi)的分布,即具備一定靶向能力。因此,將納米技術(shù)與靶向遞送系統(tǒng)相結(jié)合,開發(fā)新型的肝靶向性納米給藥系統(tǒng)成為了今年來研究的熱點。本文中將對目前開發(fā)的主/被動肝靶向給藥系統(tǒng)進行綜述,并對各靶向給藥系統(tǒng)的肝靶向能力進行對比總結(jié)。
1 被動靶向
被動靶向(passive targeted),指的是載藥微粒進入體內(nèi)后由于腫瘤與正常組織間血管密度及滲透性的差異或被巨噬細胞作為外界異物吞噬的自然傾向而產(chǎn)生的體內(nèi)分布特征。一般認為:被動靶向的微粒經(jīng)靜脈注射后其在體內(nèi)的分布首先取決于粒徑的大小,小于100nm的納米囊或納米球可緩慢積集于骨髓;100~200nm的納米粒子可富集于實體腫瘤部位;0.2~3μm時一般被肝、脾中巨噬細胞攝取;大于7μm的微粒通常被肺毛細血管床截留,進入肺組織或肺氣泡[6] 。由此可見被動肝靶向給藥體統(tǒng)主要依賴于體內(nèi)的單核吞噬細胞系統(tǒng)(mononuclear phagocytic system,MPS);早期文獻中也將MPS稱為網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(reticulo-endothelial system, RES)。
單核細胞發(fā)生于骨髓的多能干細胞,循環(huán)于血液中,是血液中最大的血細胞。目前認為單核細胞是吞噬細胞的前身,它穿透血管內(nèi)皮進入組織內(nèi),轉(zhuǎn)變?yōu)橥淌杉毎�。肝臟擁有人體內(nèi)數(shù)量最多的吞噬細胞——枯否細胞(KCs),約占吞噬細胞總數(shù)的80%。研究表明具有以下特征的顆粒會被MPS迅速清除并在肝、脾等器官累積,從而產(chǎn)生一定被動靶向功效:(1)擁有較大的粒徑(直徑>200nm);(2)非球形顆粒;(3)表面具有較強疏水性;(4)表面具有高密度電荷[7] 。因此利用MPS吞噬功能就成為了肝靶向給藥的有效途徑。Chiannilkulchai等將負載阿霉素的聚氰基丙烯酸異己酯(PIHCA)納米顆粒(npc-DXR,粒徑250nm)用于小鼠轉(zhuǎn)移性肝腫瘤的治療[8,9] 。結(jié)果發(fā)現(xiàn),相對阿霉素注射液(f-DXR),npc-DXR可明顯增加阿霉素在肝臟部位的富集,其肝腫瘤藥時曲線下面積(AUC0~48h)是對照組的2.53倍;因此其抑制肝腫瘤轉(zhuǎn)移能力遠遠高于f-DXR(兩者腫瘤轉(zhuǎn)移率最大相差82%),從而大大延長了小鼠的存活時間。
雖然MPS靶向?qū)τ谥委煾文[瘤具有一定的促進作用,但眾所周知,惡性肝腫瘤往往發(fā)生在肝實質(zhì)細胞,而MPS會將大量藥物聚集在KCs細胞中,這就造成大量藥物無法直接作用于腫瘤部位,影響治療效果。因此,開發(fā)肝實質(zhì)細胞靶向給藥系統(tǒng)就顯得尤為重要。不過我們也應(yīng)注意到:KCs與肝部炎癥以及肝纖維化有著重要聯(lián)系,因此在治療此類疾病時,MPS的被動靶向作用仍然具有十分重要的作用。
2 主動靶向
為了降低MPS系統(tǒng)對主動靶向效率的影響,首先應(yīng)保證藥物載體能逃離MPS的吞噬,并實現(xiàn)在血液內(nèi)的長效循環(huán)。因此,一般均需對納米粒子表面進行親水改性并控制其粒徑在100~200nm之間(亦有文獻報道為50~150nm)[10] 。由于PEG具有高親水性、高體積排阻效應(yīng)以及低毒性,已經(jīng)成為目前最常用的親水改性試劑。
按肝靶向的靶細胞分類 , 肝靶向遞送系統(tǒng)可分為肝實質(zhì)細胞靶向 、非實質(zhì)細胞靶向以及肝腫瘤細胞 靶向 , 下文中將分別對這幾種肝靶向給藥系統(tǒng)進行詳細介紹 。
肝實質(zhì)細胞(hepatic parenchymal cells, HPCs)是肝臟中數(shù)量最多的細胞,約占肝臟總細胞數(shù)的60%~70%[11] 。有關(guān)肝的大多數(shù)病變?nèi)绺伟�、肝炎、肝硬化等多發(fā)生于此,是肝靶向給藥系統(tǒng)理想的靶標之一。肝實質(zhì)細胞表面含有多種受體,如去唾液酸糖蛋白受體可以識別半乳糖、乳糖等配體;甘草酸/甘草次酸受體可以識別甘草酸以及甘草次酸等。利用這些受體-配體間特異性的相互作用,研究人員研發(fā)出一系列高效的肝靶向給藥系統(tǒng)。
2.1.1 去唾液酸糖蛋白受體介導(dǎo)的肝靶向給藥系統(tǒng) 目前受體-配體介導(dǎo)的肝靶向給藥系統(tǒng)研究中,應(yīng) 用最為廣泛的是去唾液酸糖蛋白受體(asialoglycoprotein receptor, ASGPR)。ASGPR又名肝凝集素 (liver lectin)和肝細胞半乳糖受體,是20世紀六七十年代由Ashwell和Morell[12] 在研究哺乳動物血漿 糖蛋白代謝時發(fā)現(xiàn)的一種受體,其在不同種屬的哺乳動物肝細胞上的數(shù)量不同:如鼠肝細胞上含有 500,000個ASGPR受體[13] ,人肝細胞上含有225,000個ASGPR受體,其中約87%分布在肝實質(zhì)細胞膜 表面[14] 。ASGPR是現(xiàn)今為止了解得最透徹的肝主動靶向受體,它能專一識別末端帶有半乳糖(Gal)殘 基或乙酰半乳糖胺(GalNAc)殘基的寡糖或寡糖蛋白,目前已見報導(dǎo)的ASGPR配基有:去唾液糖蛋白、乳糖酸(lactoBioni cacid, LA)、半乳糖化配體(galactosylated ligand,Gal)、無唾液酸胎球蛋白(AF)以及 豆甾醇糖苷(soyBean-derived sterylglucoside,SG)等。
Wu等[16]將去唾液酸胎球蛋白(AF)修飾到脂質(zhì)體表面(AF-L),并研究了其在小鼠體內(nèi)的分布及對肝實質(zhì)細胞的靶向能力,結(jié)果顯示:14C標記的AF-L在肝臟累計可達73%,而非AF標記的脂質(zhì)體在肝臟的累計僅為16.5%。Cai等[17] 將干擾素(IFN)與半乳糖化的人血清白蛋白(HAS)共價連接得到偶合物Gal- HSA-IFN,并用125I對偶合物進行標記。結(jié)果顯示肝細胞與Gal-HSA-IFN(89.53%)的結(jié)合率較HSA-IFN(6.66%)明顯提高。小鼠體內(nèi)分布研究表明Gal-HSA-IFN具有明顯趨肝性(肝臟分布>45%/g)。
Jeong等[23]通過陰離子開環(huán)聚合法得到半乳糖修飾的聚乙二醇-聚谷氨酸芐酯嵌段共聚物(LA-PEG-PBLG),其可在水溶液中組裝成50~300nm的膠束。作者通過流式細胞儀比較了不同種類肝癌細胞對熒光標記納米粒的攝取能力,結(jié)果顯示HepG2細胞(富含ASGPR受體的肝癌細胞株)內(nèi)的熒光強度要遠高于SK-Hep01細胞(ASGPR受體缺失的肝癌細胞株),說明ASGPR受體具有專一性。
另外,Maitani課題組[26]開發(fā)了一類基于豆源甾醇糖苷(SG)的肝靶向給藥體系。他們將SG鏈接到脂質(zhì)體表面,并將其用于包載阿霉素(DOX)。其研究結(jié)果顯示,相比普通脂質(zhì)體SG修飾脂質(zhì)體可將更多的藥物輸送至肝實質(zhì)細胞,而SG與肝實質(zhì)細胞間的結(jié)合可以被去唾液酸胎球蛋白(AF)抑制,體現(xiàn)出其ASGPR受體介導(dǎo)的性質(zhì)[27] 。石靖等[28]也制備了豆甾醇糖苷修飾陽離子脂質(zhì)體(SG/PEG-CL),并研究了其在小鼠體內(nèi)的分布及對肝實質(zhì)細胞的靶向能力,結(jié)果顯示:尾靜脈注射SG/PEG-CL半小時后,其在肝臟的累計達到峰值(75%),而且顯示出明顯的肝實質(zhì)細胞靶向能力(其在實質(zhì)細胞中的濃度約為非實質(zhì)細胞中的2.9倍)。
甘草酸受體
甘草次酸受體
在Negishi研究中發(fā)現(xiàn)[31] :甘草次酸與肝細胞的結(jié)合能力遠遠大于甘草酸,因此,以甘草次酸作為肝靶向配體有望獲得更為優(yōu)異的靶向功能。毛聲俊、侯世詳[39]最早研究了此類肝靶向載體,他們以混合類脂(磷脂、膽固醇)為載體,制備了甘草次酸修飾的載鈣黃綠素脂質(zhì)體(Cal-LP-GA),并研究了其對鼠源細胞的親和能力。大鼠肝細胞內(nèi)吞實驗顯示:鼠肝細胞對Cal-LP-GA的攝取量是普通脂質(zhì)體的3.3倍,并且游離甘草次酸能顯著的抑制該過程,而對照組幾乎不受影響,證實了甘草次酸受體介導(dǎo)的肝靶向能力。
為了研究甘草次酸受體介導(dǎo)肝靶向給藥體系對藥物代謝的影響。張闖年等[47]制備了甘草次酸修飾海藻酸鈉載阿霉素納米粒子(DOX/GA-ALGNPs),并考察了肝靶向給藥體系的藥代動力學(xué)。研究結(jié)果顯示:尾靜脈注射3h后(7mg/kg)小鼠肝臟藥物濃度達到峰值(67.8μg/g),是非靶向納米粒子組峰值藥物濃度的2.8倍;此外,相對阿霉素鹽酸鹽(DOX●HCl)注射液,靶向組藥物在肝臟的平均駐留時間(MRT)及半衰期顯著上升,分別是DOX●HCl的9.7倍和3.8倍,即使在注射藥物4天后,肝臟中仍可檢測到較高濃度的阿霉素(26.7μg/g)。由此可知DOX/GA-ALGNPs不僅可以促進藥物在肝臟的富集,而且延長了藥物在肝臟部位的駐留時間,顯著提高了藥物的生物利用率。
本組前期研究中發(fā)現(xiàn):包載阿霉素的GA-PEG/CTS復(fù)合納米粒能顯著抑制異位肝癌荷瘤裸鼠的腫瘤生長。但眾所周知,肝臟是人體重要的代謝器官,其發(fā)生病變后,人體環(huán)境會發(fā)生很大改變。因此,在原位肝腫瘤模型條件下研究肝靶向給藥體系的效果就顯得尤為重要。張闖年等首先建立了原位肝腫瘤荷瘤小鼠模型,并在此基礎(chǔ)上研究了DOX/GA-ALGNPs的對原位腫瘤的抑制效果[47] 。結(jié)果顯示:DOX/GA-ALGNPs對于原位肝腫瘤抑瘤率可達76.6%(wt),而相同給藥條件下的DOX●HCl抑瘤率為52.6%(wt);同時,我們發(fā)現(xiàn)注射DOX●HCl組小鼠心肌細胞有壞死現(xiàn)象且體重有顯著下降,而靶向組小鼠心肌細胞正常且體重無明顯變化。結(jié)合以上結(jié)果可知,由于DOX/GA-ALGNPs可將藥物集中輸送到肝臟部位并減少其在其它臟器的分布(如心臟),因此其不僅可顯著提高其肝腫瘤抑制能力,而且明顯降低藥物的毒副作用。
綜上所述,這些結(jié)果不僅進一步闡明了肝細胞表面存在甘草類物質(zhì)的受體,也證實了甘草酸/甘草次酸受體介導(dǎo)的肝靶向給藥的可能性。與去唾液酸糖蛋白受體一樣,甘草酸/甘草次酸介導(dǎo)的靶向給藥系統(tǒng)主要用于肝實質(zhì)細胞給藥,而且,甘草酸/甘草次酸介導(dǎo)的靶向給藥系統(tǒng)可在原位肝腫瘤模型中發(fā)揮優(yōu)異的治療效果,具有十分良好的應(yīng)用前景。但該靶向給藥系統(tǒng)還有許多待解決的問題,特別是甘草酸/甘草次酸的受體仍未確定,且配體-受體間相互作用機理也還需進一步闡明。
陳志鵬等[50]制備了膽酸修飾脂質(zhì)體(BP2BL)并研究了其肝靶向能力,結(jié)果顯示與傳統(tǒng)脂質(zhì)體(CL) 相比BP2BL的血液循環(huán)時間及肝臟駐留時間均顯著延長,其在肝臟的藥時曲線下面積值(AUC)是CL的1.45倍,體現(xiàn)出一定的肝靶向能力。但研究顯示,該給藥體系并未提高藥物在肝臟的峰值濃度。
2.1.4 清道夫受體介導(dǎo)的靶向給藥系統(tǒng) 清道夫受體(Scavenger receptor,SR)是固有免疫中一類重要的模式識別受體,分為多種類型(SRA、SRB),其中SRB主要分布于肝臟部位,參與脂肪、膽固醇轉(zhuǎn)運等體內(nèi)過程。高密度脂蛋白(HDL)的主要功能是清除血液和細胞中過多的膽固醇,它可將沉積在血管壁的膽固醇、血小板顆粒剝離下來,然后通過與肝細胞表面SRB的高親和性結(jié)合將膽固醇帶入肝臟,經(jīng)膽道-腸道排出體外,因此HDL具有一定的肝細胞靶向功能。
表1中對靶向肝實質(zhì)細胞的給藥系統(tǒng)進行了總結(jié),從表中可見ASGPR肝靶向給藥系統(tǒng)擁有很高的肝靶向能力,其介導(dǎo)給藥體系在肝臟的富集率達到了50%~80%。然而,有研究表明ASGPR的密度和結(jié)合活性會隨許多生理和病理條件的變化而發(fā)生改變,并且大多數(shù)肝臟疾病患者的血清中均存在結(jié)合抑制劑,可能會導(dǎo)致ASGPR結(jié)合活性的降低,使其對半乳糖配基的特異性識別作用減弱[53,54] ,因此其在病變模型體內(nèi)的肝靶向能力還有待進一步的實驗驗證。甘草酸/甘草次酸修飾的肝靶向給藥系統(tǒng)也具有非常強的趨肝性,其與ASGPR體系的肝靶向能力相當或略有優(yōu)勢(42%~87%)。另外研究表明:GA介導(dǎo)的肝靶向體系具有肝癌細胞特異選擇性,這對于開發(fā)新型肝癌診斷顯影劑及降低藥物對正常肝組織的傷害都具有十分積極的作用。
另外,人們曾對膽酸及清道夫受體介導(dǎo)的肝靶向給藥系統(tǒng)寄予厚望,也很多文獻表明它們與肝實質(zhì)細胞有較強的結(jié)合,但其在體內(nèi)并沒有體現(xiàn)出優(yōu)異的肝靶向能力(肝富集率<10%)[55] 。造成這種情況的主要原因是:雖然膽酸及HDL主要參與肝臟部位的物質(zhì)轉(zhuǎn)運,然而無法在肝臟長時間駐留,從而它們影響了藥物在肝臟的積累,因此也有研究者將乳糖/半乳糖等修飾在其表面進行改性以提高其趨肝性[56,57]。
肝臟中除了實質(zhì)細胞外還有30%左右的非實質(zhì)細胞,它們在肝臟中也起著重要的作用。肝臟中的非實質(zhì)細胞主要包括枯否細胞(Kupffer cells, KCs)、肝竇內(nèi)皮細胞(sinusoidal endothelial cells, SECs)以及肝星狀細胞(hepatic stellate cells, HSCs)等。其中KCs是具有吞噬能力的巨噬細胞,約占肝細胞總量的15%,是吞噬系統(tǒng)中數(shù)量最多的細胞(約占80%);研究表明KCs與肝部炎癥發(fā)生以及肝纖維化均有重要聯(lián)系。而HSCs在肝臟受到炎癥或機械刺激等損傷時會被激活,并通過增生和分泌細胞外基質(zhì)參與肝纖維化的形成和肝內(nèi)結(jié)構(gòu)的重建[58] 。SECs則在幾種急慢性肝病的發(fā)病機理中均起到重要作用,目前主要作為抗肝炎藥物的靶標[59] 。因此,對肝非實質(zhì)細胞靶向給藥系統(tǒng)的研究對于治療肝炎、肝纖維化及肝硬化等急/慢性疾病有著重要的意義。本文將主要對近五年來非實質(zhì)細胞肝靶向藥物遞送系統(tǒng)的最新進展進行綜述并對其肝靶向性能進行對比。
2.2.1 甘露糖受體介導(dǎo)的肝靶向給藥系統(tǒng) 甘露糖受體(mannose receptor, MR)是分子量為175,000的跨膜蛋白,能與含有甘露糖配基的物質(zhì)特異性識別結(jié)合,廣泛存在于肝KCs 細胞表面[60,61] 。BijsterBosh等[62]將甘露糖修飾的葡萄腦苷酯酶經(jīng)鼠尾靜脈注射,10min后檢測到材料在肝臟的富集率 為65.6%。
Hirata等[61]制備了不同程度甘露糖化的人血清白蛋白突變體(Man-rHSAs: D63N, A320T and D494N),以及他們的三倍體(TM-rHSA: D63N/A320T/D494N),并通過111In標記法檢測了其在動物體內(nèi)的分布情況。結(jié)果顯示:各HAS突變體均可迅速從血液中清除并累計到肝臟,其清除速率與甘露糖化程度成正相關(guān),而且近90%的TM-rHSA被肝非實質(zhì)細胞胞吞。接下來作者又考察了TM-rHSA在不同非實質(zhì)細胞(KCs細胞及SECs細胞)中的分布,結(jié)果表明125I標記的TM-rHSA幾乎完全與KCs細胞結(jié)合,而很少與SECs細胞結(jié)合,表明甘露糖受體主要分布于KCs細胞表面。
如Yang等[66] 以pH敏感多肽GFLG為連接臂將M6P鍵連到聚羥丙基甲基丙烯酰胺(PHEMA) 上,并負載I型膠原特異三倍體寡核苷酸(M6P-GFLG-HPMA-GFLG-32P-TFO)用于肝纖維化的治療。結(jié)果顯示:M6P-GFLG-HPMA-GFLG-32P-TFO可迅速被肝臟吸收,而其中有80%是被肝星形細胞包 吞,表明M6P/IGFII受體介導(dǎo)在此過程中起到了重要作用。Prakash等[67]將多價M6P及抗癌藥物阿霉 素同時修飾到人血清白蛋白上(Dox-HSA-M6P28)并將其用于腫瘤治療。體內(nèi)分布結(jié)果顯示,有近50% 的Dox-HSA-M6P聚集在肝臟。
2.2.3 IV 型膠原受體介導(dǎo)的靶向給藥系統(tǒng) 肝纖維化患者的肝星形細胞表面,VI型膠原受體表達上調(diào)[68] ,而IV型膠原中最主要的作用位點即為RGD短肽序列。因此,利用RGD作為靶向基團的載體即成為肝腫瘤藥物載體研究的一個新方向。
Beljaars等[68]首次將含RGD片斷的環(huán)肽(C* GRGDSPC* ),兩端半胱氨酸以二硫鍵相連)修飾到人 血清白蛋白表面(pCVI-HSA),并考察了其在肝纖維化動物模型中的應(yīng)用。結(jié)果顯示有73%的pCVI- HSA富集于纖維化肝臟;體外實驗也表明pCVI-HSA的趨肝性來源于其與HSCs細胞的特異性結(jié)合。此后,王吉耀課題組又對此體系進行了改進, 他們將環(huán)肽中的一個半胱氨酸更換為賴氨酸 (C* GRGDSPK* ),從而用酰胺鍵代替雙硫鍵制備環(huán)RGD多肽,大大提高了環(huán)肽的體內(nèi)穩(wěn)定性[69,70] 。
2.2.4 透明質(zhì)酸受體介導(dǎo)的靶向給藥系統(tǒng) 透明質(zhì)酸(HA)是一種大分子糖胺聚糖,是構(gòu)成細胞外基質(zhì)和細胞間質(zhì)的主要成分。細胞膜表面有多種 HA受體,包括CD分化群(Cluster determinant44, CD44)、肝內(nèi)皮細胞受體(receptor-mediated endocytosis to liver endothelial cells, LEC)、細胞內(nèi)吞HA受體(HA receptor for endocytosis, HARE)、HA介導(dǎo)的游動性受體(receptor for hyaluronate-mediated motility, RHAMM)和淋巴管內(nèi)皮特異性HA受體(lymphatic vessel endothelialhyaluronan receptor-1, (LYVE-1)等[71] 。其中,CD44在腫瘤細胞表面高表達,LEC主要存在于肝內(nèi)皮細胞,HARE主要存在于肝星形細胞內(nèi),因此,HA在肝靶向給藥體系中具有重要的位置。
Ohya等[72] 研究發(fā)現(xiàn),HA包覆的聚賴氨酸-聚乳酸膠束對人肝竇內(nèi)皮細胞具有明顯選擇性;ToriyaBe等[73]也發(fā)現(xiàn)HA修飾的脂質(zhì)體可被肝竇內(nèi)皮細胞吞噬并在肝臟顯著聚集,此肝聚集現(xiàn)象可被游離HA抑制,且其聚集程度隨脂質(zhì)體表面HA含量增加而增加。
2.2.5 血小板生長因子受體-β介導(dǎo)肝靶向給藥系統(tǒng) 血小板生長因子受體(platete derived growth fact receptor,PDGFR)是一種跨膜糖蛋白,具有酪氨酸蛋白激酶活性。PDGFR由兩種亞單位α及β構(gòu)成,其分子量為170~180KD。二者與血小板生長因子(PDGF)結(jié)合力相差很大,α亞單位與PDGF-A鏈及PDGF-B鏈有較高的親和力,而β亞單位僅與PDGF-B鏈有高親和力。靜止的HSCs表面只有α亞單位,HSC活化后才表達β亞單位,而且以β亞單位為主。因此,在動物和人肝纖維化時,肝組織中PDGFR-β表達明顯增加,并與HSC數(shù)量和肝纖維化程度顯著相關(guān)[76] 。利用激活HSCs表面PDGFR-β高表達的特性,研究者開發(fā)了一系列肝靶向給藥系統(tǒng)治療肝纖維化疾病。
表2中對不同配體介導(dǎo)的非實質(zhì)細胞靶向給藥系統(tǒng)進行了總結(jié),從表中可見:甘露糖、M6P以及靶向IV膠原受體的RGD環(huán)肽對肝臟的靶向能力較強(肝累積率一般在60%~70%),而HA以及靶向PDGF受體的PPB環(huán)肽的肝靶向能力相對較弱(50%以下)。這與配體的修飾密度雖然也有一定關(guān)系,但總體上來看影響并不明顯。對于M6P、RGD環(huán)肽以及PPB環(huán)肽介導(dǎo)給藥系統(tǒng)來說,其相應(yīng)受體均分布于HSCs,且在正常條件下低表達而在肝損傷的條件下高表達。因此雖然肝臟的病變對其在肝臟部位總體的富集程度沒有影響,但這些受體介導(dǎo)的給藥系統(tǒng)對靶細胞的靶向能力仍體現(xiàn)出了明顯的肝損傷依賴性,即只在肝纖維化情況下才對靶細胞產(chǎn)生顯著的靶向作用。由于大多數(shù)肝病患者體內(nèi)環(huán)境都會出現(xiàn)一定程度的改變,因此這種肝損傷依賴的靶向性對于肝臟疾病的治療具有十分積極的意義。此外,這種性質(zhì)對于肝纖維化/肝硬化的診斷同樣具有十分重要的作用,我們可以通過靶向載體在肝臟中的分布情況來判斷是否出現(xiàn)病變。
2.3.1 抗體介導(dǎo)的肝靶向給藥系統(tǒng) 單克隆抗體(monoclonal antiBodY, mAB),簡稱單抗 , 是僅由一種類型的細胞制造出來的抗體。單克隆抗體以其特異性強、純度高、均一性好等優(yōu)點,已廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用領(lǐng)域。單抗可與放射性同位素、化療藥物及毒素等,結(jié)合形成免疫偶聯(lián)物(immunoconjugate),是目前肝臟疾病的治療途徑之一。常選用的放射性核素有131I、125I、188Re、99mTc等,以131I最為常用。2006年,由成都華神集團與第四軍醫(yī)大學(xué)的陳志南課題組共同研制的[131I]2美妥惜單抗注射液獲得國家食品藥品監(jiān)督管理局頒發(fā)的生產(chǎn)文號(商業(yè)名:利卡汀)。制劑所選用的肝癌單抗美妥惜與肝癌細胞表面的HAB18G/CD147抗原具有較強親和力,其引導(dǎo)131I發(fā)射高能β粒子并殺傷肝癌細胞[80,81] 。這是目前全球唯一一個用于治療原發(fā)性肝癌的靶向藥物,也是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的抗體類藥物。
此外,將單抗與納米載體材料連接,可賦予微粒對靶細胞分子水平上的識別能力,將所載藥物傳送到腫瘤細胞,從而大大提高藥物療效,減輕毒副作用�？贵wCD133、CD90、CD44、OV6、上皮細胞黏附分子(EPCAM)以及CD13等[82,83]與化療藥物制成的脂質(zhì)體可顯著提高藥物的靶向性,增強化療效果。如向榮課題組[84]制備了CD44抗體修飾脂質(zhì)體納米粒子并包載抗癌藥物阿霉素用于肝癌治療。結(jié)果顯示,CD44抗體修飾脂質(zhì)體可在裸鼠肝臟部位聚集,且具有顯著抑制腫瘤生長的效果。
盡管單克隆抗體制劑已經(jīng)取得理想的成果,多種產(chǎn)品已經(jīng)上市,但仍然有許多值得解決的問題。如鼠源性抗體應(yīng)用于人體往往會產(chǎn)生人抗鼠抗體(Human anti-mouse antiBodied, HAMA),從而引起過敏反應(yīng),限制鼠源性抗體在臨床上的應(yīng)用[85,86] ;而目前上市的抗體制劑中完全人源化的單抗相對較少,多次重復(fù)使用可能引起免疫原性和其它危害;抗體的小型化,抗體及其偶聯(lián)物均為大分子物質(zhì),龐大的分子難以通過毛細管內(nèi)皮層和細胞外間隙到達實體瘤深部的腫瘤細胞;此外,抗體藥物大多昂貴,如利卡汀需要約2.88萬元/支,普通病人難以支付等等。
Liu等[90] 以胰島素為導(dǎo)向配基,米托蒽醌為模型抗腫瘤藥物,制備了米托蒽醌-胰島素偶聯(lián)物,采用荷瘤肝癌小鼠為腫瘤模型,系統(tǒng)地研究了胰島素受體介導(dǎo)的肝癌細胞主動靶向給藥系統(tǒng)的性質(zhì)。藥物動力學(xué)研究結(jié)果顯示,偶聯(lián)物具有較高的腫瘤靶向性和較長的血液循環(huán)時間。體外藥效學(xué)評價結(jié)果表明,與原料藥相比偶聯(lián)物能更迅速地進入腫瘤細胞并釋放藥物,并且釋放出的藥物仍保持抑瘤活性,從而充分保證偶聯(lián)物的肝靶向抑瘤效果;同時偶聯(lián)物對正常肝細胞的毒性要明顯低于原藥,說明其能選擇性地殺傷肝癌細胞,降低藥物對正常肝細胞的損傷。歐曉紅等[91]直接將碘脫氧尿苷修飾到胰島素(insulin-IUdR)上對肝癌進行靶向治療,實驗結(jié)果表明insulin-IUdR與人肝癌細胞同樣具有較高的親和能力,是與鄰近正常肝細胞親和能力的1.45倍。黃娟[92] 以胰島素為載體,包載5-氟尿嘧啶,制備了胰島素-5-氟尿嘧啶偶聯(lián)物,建立了小鼠H22肝癌實體瘤模型,對偶聯(lián)物在荷瘤小鼠體內(nèi)分布、藥代動力學(xué)和偶聯(lián)物靶向性進行了研究,并與游離5-氟尿嘧啶進行了對比分析,結(jié)果顯示,偶聯(lián)物對H22肝癌實體瘤有明顯的靶向性,偶聯(lián)物較原藥的抑瘤作用更快,能夠發(fā)揮5-Fu的抗癌活性作用,能達到肝靶向抗癌藥物的要求。
3-型磷脂酰肌醇蛋白聚糖介導(dǎo)
多肽受體介導(dǎo)
此外,常見的腫瘤細胞靶向配體均可用于肝腫瘤細胞靶向,如葉酸[100]、轉(zhuǎn)鐵蛋白[101,102] 以及整合素配體(RGD多肽)[103,104]等介導(dǎo)的均在肝癌檢測及治療領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用,這些內(nèi)容在Kolhatkar等[105] 的綜述中均有詳細介紹,在此就不詳細贅述了。但我們應(yīng)該注意到一個問題,在腫瘤細胞表面高表達的受體往往同時存在于其它組織中;而相對正常組織來說,腫瘤組織細胞數(shù)量又相對較少,因此其對藥物的富集作用有限,大部分藥物還是在體內(nèi)其它器官分布,藥物利用率提升有限。如黃娟等研究顯示:相對普通5-氟尿嘧啶(5-Fu)胰島素修飾的5-Fu(Ins-5-Fu)在腫瘤部位的富集程度有很大提升(約提高54.7%),但其在腫瘤部位的量仍僅占注射總量的1%左右。因此作者認為:為了提高藥物利用率,首先應(yīng)賦予藥物載體一定器官靶向能力(即藥物首先富集于肝臟),在此基礎(chǔ)上再利用載體的病變細胞選擇性,將藥物進一步富集于病變組織,這樣才能達到更好的治療效果。
3 展望
另外我們也應(yīng)該看到,除脂質(zhì)體之外目前少有納米給藥體系走入臨床使用;而到目前為止仍沒有任何一種納米靶向給藥系統(tǒng)進入臨床試驗。這是多方面原因造成的,比如:(1)目前研究的多數(shù)靶向制劑均為靜脈注射給藥,而此種給藥方式對于新材料的血液相容性及生物相容性的要求較高,因此很難獲得審批;(2)靶向材料,往往需要將靶向配體通過化學(xué)鍵修飾到有機/高分子材料上,從而增加了材料的制備成本以及產(chǎn)品質(zhì)量的控制難度;(3)很多肝靶向給藥體系的靶向機理及代謝途徑仍不清楚,如甘草酸/甘草次酸受體的種類至今仍未確認。這些問題需要材料學(xué)家、分子生物學(xué)家以及臨床醫(yī)生合作解決。
除此之外,我們還應(yīng)注意到:理想的肝靶向給藥系統(tǒng)不僅應(yīng)在將藥物富集并駐留在肝臟部位,而且應(yīng)盡可能提高其在病變細胞當中(如肝癌細胞)的濃度,從而減少對正常細胞的傷害。這不僅要求靶向給藥系統(tǒng)具有肝靶向能力,還應(yīng)具備病變細胞識別功能。表3中列舉了一些具有病變細胞識別能力的配體,這些配體介導(dǎo)的肝靶向給藥系統(tǒng)有望在未來的肝臟疾病治療中發(fā)揮更大的作用。另外,在肝靶向藥物遞送的基礎(chǔ)上賦予載體一定環(huán)境敏感功能有可能成為解決這一問題的有效途徑。如本組近來研發(fā)了兼具肝靶向和酸敏感功能的新型肝靶向給藥/釋藥體系,它不僅可以將抗癌藥物阿霉素富集于肝臟,而且可以選擇性的在腫瘤部位(PH6.5左右)將藥物釋放出來,從而減少對正常肝組織(PH7.4左右)的傷害、提高藥物安全性及生物利用率。
另外,我們通過對比發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)象:靶向給藥系統(tǒng)雖然可以將藥物明顯富集于肝臟(一般可為對照組的1.5倍左右),然而藥物的療效并未體現(xiàn)出相應(yīng)的顯著變化(IC50值大多變化不大)。我們認為這主要有以下幾方面原因:首先是藥物的釋放速度。相對傳統(tǒng)的藥物溶液(freedrug)納米載體中的藥物往往需要一定的時間才能完全釋放出來,這就使得納米給藥體系在治療的起始階段有效藥物濃度明顯低于藥物溶液,從而使得其表觀細胞毒性下降。另外,納米載藥體系進入細胞后首先會進入內(nèi)涵體(PH5~6),藥物在此釋放后往往會被內(nèi)涵體中存在的各種高濃度裂解酶分解從而在在表觀上顯示為藥效下降。因此,為了保持藥效必須使納米體系盡快離開內(nèi)涵體,即內(nèi)涵體逃逸。此外,除了考慮材料與人體環(huán)境的影響之外,我們在設(shè)計靶向給藥系統(tǒng)時還應(yīng)注意藥理學(xué)方面的因素。如紫杉醇可誘導(dǎo)和促進微管蛋白聚合,從而抑制了細胞分裂和增殖,發(fā)揮抗腫瘤作用,因此必須將紫杉醇釋放到細胞質(zhì)中才能起到療效;而阿霉素主要通過嵌入DNA而抑制核酸的合成從而起到治癌功能,因此須將其輸送至細胞核才能正常起效,這些都涉及到了更深層次的靶向能力———亞細胞靶向或細胞器靶向。這些有待于分子生物學(xué)以及材料學(xué)的進一步發(fā)展才能有效解決。
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