靶向超聲微泡在卵巢癌治療中的研究進展

蘇子涵，趙 云

（三峽大學醫學院，湖北 宜昌 443000）

靶向超聲微泡在卵巢癌治療中的研究進展

蘇子涵，趙 云

（三峽大學醫學院，湖北 宜昌 443000）

近年來，隨著對超聲生物效應的深入研究，各種兼具診斷治療雙重作用的超聲探頭及靶向微泡造影劑的研制逐漸成為熱點。靶向超聲微泡作為一種新的基因或藥物有效運載工具，通過攜帶基因或藥物對腫瘤組織靶向釋放，介導腫瘤細胞壞死、凋亡以及腫瘤微血管的栓塞和阻斷，從而達到靶向治療的目的。目前，超聲微泡介導靶向治療卵巢癌也展現出了良好的前景，本文就其研究進展進行簡要綜述。

超聲微泡；靶向治療；卵巢癌

超聲靶向微泡造影劑技術在臨床應用上具有診斷和治療雙重作用，近年來他們的研制工作成為了該領域的研究熱點，熱點的背后，是近年來學者們對超聲生物效應的不斷深入探究。作為一種新興的藥物或基因的有效運載工具，靶向超聲微泡通過向腫瘤組織靶向釋放其攜帶的藥物或基因，以介導或促使腫瘤細胞的壞死、凋亡及腫瘤微血管的栓塞和阻斷，從而達到靶向治療的目的。卵巢惡性腫瘤是發病率僅排在宮頸癌和子宮體癌之后的第三大女性生殖器官常見惡性腫瘤。由于其起病隱匿，發病早期缺乏典型臨床癥狀，以至于七到八成的患者在就診時就已屬晚期。臨床上卵巢癌進行傳統手術、化療和放療常常難以治愈，并且約六成到八成的患者治療后最終復發，嚴重危害女性健康。因此，尋求安全高效的治療方法成為了國內外學者所共同關注的熱點問題之一。近年來，作為一種安全有效的新載體，超聲微泡造影劑可以實現在分子水平上對卵巢癌的靶向治療，并已經開始展現出廣泛的應用前景。本文就相關研究進展及現狀進行簡要綜述。

1 靶向超聲微泡的構建

普通的超聲微泡是一種內含氣體，外包殼膜的小球。由于微泡內的氣體的聲阻抗與微泡外血液的差別甚大，微泡內氣體的回波反射性能較強，因此而被認為是一種高效的超聲造影材料[1-2]。超聲微泡造影劑的發展過程中，因應用不同的材料制作殼膜而分為了蛋白質類、殼聚糖類、脂質類、可降解高分子類、非離子表面活性劑類等多種超聲微泡造影劑[3-5]。其中，殼膜材料為高分子聚合物的超聲微泡造影劑因其具有高效封裝、完整釋藥、保留藥物活性、抗壓性強等優勢而具有廣闊前景[6-11]。

靶向超聲微泡是以普通的超聲微泡為基礎，對造影劑的表面物質材料進行改造，及化學修飾，使靶向物質如抗體、基因等連接在其表面，通過機體的免疫反應或生物反應，實現與不同病變組織及器官血管內皮中的不同特異性抗原分子或受體進行高效且直接地靶向結合，這種方式可使微泡免于吞噬細胞的破壞，因此其具有高水平的特異性和靶向性[1]。

靶向超聲微泡發揮靶向作用的關鍵在于將配基(單克隆抗體、葉酸、多糖及多肽等)連接到微泡表面。連接的方式包括直接(共價)連接或間接(非共價)連接。在非共價靶向體系中，最有效的生物橋是抗生物素和生物素復合體。有學者研究表明，抗生物素和生物素復合體兩者結合位點多，具有高度的親和力，且因復合體的參與，單核巨噬細胞系統對靶向超聲微泡的免疫清除作用也得到大大延緩。因此，抗生物素和生物素復合體成為了目前應用較為廣泛的生物橋。在共價連接方式體系中，目前應用最廣泛的做法是將某些分子橋插入微泡和配體之間，常用的分子橋為聚乙二醇(PEG)。將聚乙二醇作為分子橋插入于脂質分子層，并與生物素-抗生物素蛋白鏈霉素-生物素復合體的一端相連接，復合體的另一端結合各類型的配體，從而達到超聲微泡靶向到達病灶的目的[12]。近年來，在卵巢癌的化學治療領域中，Liu等[13]在載藥超聲微泡上連接促黃體激素釋放激素類似物(LHRHa)，通過生物素-親和素方式與卵巢癌細胞A2780/DDP細胞中表達的LHRH受體靶向結合，從而達到靶向治療的目的。

2 在抗腫瘤治療中，靶向超聲微泡的生物作用機制

作為一種靶向治療載體的超聲微泡到達病灶后，超聲波與微泡造影劑相互作用并產生一系列生物學效應，這些生物學效應使得基因和藥物能夠順利進入血管壁、細胞、甚至組織間隙，進而使藥物在局部組織范圍內得到高濃度釋放，或使其基因轉染率增加，從而發揮靶向治療作用[14]。對于超聲的空化效應而言，微泡造影劑可使超聲波的空化閾值降低，而微泡作為空化核的一種，通過超聲波的作用，會發生壓縮和膨脹，當聲能的強度達到一定程度時，微泡就能夠被瞬間擊碎[15]。

研究顯示，空化效應可通過產生休克波使局部細胞膜通透性得到增加。由于微泡破裂瞬間而產生的切應力會作用在血管內皮細胞膜上，使得生物膜的通透性增加[16]。這種通透性的增加可能是由于質膜或核膜受到高能沖擊波或微射流的沖擊，而出現了暫時性的小孔，細胞外大分子和顆粒可以通過細胞膜上的這些暫時非致命聲孔進入細胞內，這種超聲聲孔效應提高了微泡對基因和藥物的遞送作用[17]。

3 靶向超聲微泡介導治療卵巢癌相關研究

3.1 載藥超聲微泡治療卵巢癌 化學治療是卵巢癌治療過程中的主要輔助手段之一，大多數的卵巢癌對化學治療較為敏感，通過化療可以延緩患者病情的進一步發展，而且還有可能使癌灶完全消退消失，從而延長患者的生命。近年來，紫杉醇聯合抗癌藥物化療和紫杉醇抗癌藥物新劑型的研發等方面均取得了進展，但藥物引起的毒副反應：如骨髓抑制、神經毒性、心臟毒性等，使這些藥物在臨床應用上受到了很大的限制。載藥靶向超聲微泡的出現，能夠有效緩解這一問題。它以低毒、長效緩釋的方式進行靶向給藥，并有利于靶組織對藥物的攝取和吸收，在降低血藥濃度的同時實現了靶組織內藥物濃度的增加。Unger等[18]動物實驗表明，通過負荷紫杉醇藥物的自制脂質體微泡進行給藥，紫杉醇的藥效大大增強，且與游離紫杉醇相比，包封的紫杉醇毒性降低了10倍。Rapoport等[19]用聚合物膠束和十二氟戊烷(Perfluoropentane)制備了攜帶阿霉素的納米級超聲微泡，通過靜脈注射對荷有藥物敏感卵巢癌的裸鼠進行治療，結果表明納米級微泡通過外滲選擇性地進入腫瘤間隙，靶向聚集在腫瘤組織，而幾乎不滯留在肝、腎等其他器官，且明顯的抑制了腫瘤的生長。近年來，國內學者研究制備的PLGA-PTX微球滿足了紫杉醇藥物釋放濃度需要，延長了紫杉醇體內作用時間，減少了毒副作用的發生。其促進SKOV3細胞調亡效果優于紫杉醇注射液，為紫杉醇治療卵巢癌提供了新的藥物劑型和方式方法。研究同時表明PLGAPTX作為一種新型的生物可降解的高分子藥物劑型有著較高的包封率與載藥率。近年來，隨著靶向超聲微泡的研究不斷進展，Liu等[13]利用卵巢癌細胞上的高表達LHRH(促黃體生成素釋放激素)受體這一特性，在PTX微球上涂以促黃體激素釋放激素類似物(LHRHa)通過生物素鏈接卵巢癌A2780/DDP細胞表達LHRH受體，從而達到使藥物進入靶向區域的目的。實驗結果表明LHRHa-targeted MBs(TPLMBs)組對卵巢癌細胞的抑制作用明顯高于其他組如PTX組和no-targeted PTX-loaded MBs(NPLMBs)等組。Pu等[20]將攜有LHRH受體的靶向紫杉醇微泡(TPLMBs)注射于載有A2780/DDP卵巢癌細胞的裸鼠模型腹腔中，腹腔注射TPLMBs后腫瘤組織的免疫組織化學分析進一步證實了其可以增加腫瘤細胞凋亡和減少血管的生成。

3.2 載基因超聲微泡治療卵巢癌 原癌基因和抑癌基因的雙重調控是導致卵巢細胞的發生和發展重要原因，卵巢癌的發生是由于抑癌基因功能減弱后原癌基因被激活。基因治療卵巢癌已經成為當前熱門課題之一，其核心技術是基因的轉染與表達。病毒載體是目前常用的基因運載體之一，它作為轉基因的載體有著轉染率高的優點，但也存在免疫原性和致突變性的缺點，致使其在臨床應用上的安全性較差。非病毒載體雖然較為安全，但由于存在轉染率低、靶向性差等缺陷，影響了其在機體內作用的發揮。因此目前基因治療的關鍵問題是開發更安全高效、簡便實用的基因載體。在超聲波的作用下，超聲微泡產生諧振效應，所攜帶基因在微泡破裂后釋放，并在能量輻射的作用下進入血管壁甚至組織間隙，進而達到靶向治療的目的。國內外研究發現，所攜帶的裸露DNA在微泡造影劑和超聲的聯合使用的情況下，其轉染率能夠提高3 000倍[21]。超聲微泡介導的靶向基因治療技術既可以提高細胞內裸質粒DNA的轉染率和表達率，又能增強基因治療的靶向性，減少全身的不良反應，并且減少機體的免疫反應，而被公認為是安全高效的一項新型基因轉染技術。近來，楊艷等[22]以超聲介導微泡轉染pORF-HSV1 TK質粒至SKOV3細胞，結果發現，與其他組相比，運用超聲介導微泡組的HSV1 TK基因轉染率最高，細胞增殖抑制率最高(P均＜0.05)。該研究表明，超聲介導微泡具有誘導SKOV3凋亡和抑制SKOV3增殖、增強HSV1 TK/ GCV系統的作用，并且能將SKOV3的細胞周期阻斷在G1期，進而發揮抗瘤效應。王斌等[23]運用超聲微泡造影劑介導PTEN基因轉染SKOV3實驗的研究表明，向腫瘤細胞中加入PTEN基因質粒和微泡造影劑，并經過一定能量的超聲照射后，發現其基因轉染率得到了明顯提高。張勇[24]利用靜電吸附原理和生物素-親和素橋接法成功制備了LHRHa靶向載Survivin-pshRNA脂質微泡：該微泡與超聲聯合介導Survivin-pshRNA轉染卵巢癌A2780/DDP細胞，可抑制Survivin基因在卵巢癌細胞中的表達，并可以有效促進卵巢癌細胞的凋亡。Chang等[25]制作的LHRHa靶向載pEGFP-N1-野生型p53微泡轉染A2780/DDP細胞，與其他處理組比較，靶向微泡組有更高的轉染效率和細胞凋亡率。

3.3 超聲能量直接介導腫瘤細胞凋亡 有研究表明，當超聲空化效應達到較高的強度時，會導致腫瘤小血管管壁受損，內源或外源性凝血被激活，從而誘發形成血管內血栓，使得腫瘤細胞因為缺少血液供應而引發局部腫瘤細胞壞死。楊宏志等[26]研究發現卵巢癌細胞的體外生長受到低頻超聲的顯著抑制，并能夠在誘導下凋亡。

4 問題與展望

與其他技術手段比較，利用靶向超聲微泡攜帶基因和藥物來治療卵巢癌有著無法比擬的優點，具有廣闊的發展前景。但是，目前運用超聲微泡介導靶向治療卵巢癌仍處于起步階段，相關研究大多停留在細胞和動物實驗階段，在進入臨床應用前，許多實際技術問題尚有待解決：(1)進行超聲輻照微泡治療時，有部分患者可發生組織出血、血管內溶血和器官損傷等不良臨床反應，這表明超聲微泡的聲學特性尚需進一步明確，并且相關參數仍需進一步優化。(2)超聲聯合微泡的應用的安全性和高效性還需在臨床上進行進一步證明。(3)目前腫瘤發生機制仍不明確，尚需進一步的探究，如何對微泡的濃度、載藥量、包封率和超聲輻射的各參數進行控制，如何確保基因和藥物在靶點穩定、安全、高效的表達和釋放等都是目前需要進一步解決的問題。

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Reaserch progress of targeted ultrasonic microbubble in the treatment of ovarian cancer.

SU Zi-han,ZHAO Yun.Department of Ultrasonography,the Second Clinical Medical College of China Three Gorges University,Yichang 443000,Hubei,CHINA

In recent years,with the in-depth study of ultrasonic biological effects,development of ultrasonic probe and targeted microbubble contrast agent has gradually become a hot spot.Targeted ultrasound microbubble,as a kind of new gene or effective carrier of drug,achieved its purpose of targeted therapy by carrying genes or drugs for tumor targeting release,and mediating tumor cell necrosis and apoptosis and tumor microvascular thrombosis and blocking.At present,ultrasound microbubble targeting therapy for ovarian cancer has showed good prospects. Therefore,the research progress of ultrasound microbubble targeting therapy for ovarian cancer was reviewed in this article.

Ultrasound microbubble;Targeted theraphy;Ovarian cancer

R737.31

A

1003—6350（2015）09—1331—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.09.0477

2014-10-08)

趙 云。E-mail：zhaoyun@ctgu.edu.cn