多途徑靶向給藥系統在骨肉瘤治療中的研究進展

章 磊，流小舟，孫 暢綜述， 黎承軍審校

·綜 述·

多途徑靶向給藥系統在骨肉瘤治療中的研究進展

章 磊，流小舟，孫 暢綜述， 黎承軍審校

骨肉瘤是好發于兒童及青少年的惡性骨腫瘤，由于骨組織硬度大、滲透性差和生理生化過程的特殊性，抗腫瘤藥物在骨組織很難達到有效的藥物濃度。選擇增加藥物劑量不僅提高了藥物毒副反應的發生率，也給患者在治療過程中帶來心理及經濟上的壓力。實驗研究發現了多種途徑能使抗腫瘤藥物通過自我導向或在外界環境誘導下選擇性地與腫瘤組織結合，其中包括通過骨誘導劑(雙膦酸鹽類)偶聯化療藥物、納米藥物載體封裝化療藥物以及小分子核糖核酸結合化療藥物等方式。本文就目前國內外研究抗腫瘤藥物通過靶向給藥系統治療骨肉瘤的實驗成果、理論機制及治療方向作綜述。

骨肉瘤；靶向給藥系統；骨誘導劑；納米載體；小分子RNA

骨肉瘤是最常見的原發惡性骨腫瘤,好發于兒童及青少年的長骨干骺端[1-2]。隨著新輔助化療及手術的聯合治療，骨肉瘤患者的生存周期顯著提高[3]。但由于骨肉瘤易發生轉移, 5年生存率仍不超過60%[4]。骨肉瘤患者在治療上需要經歷長期的化療過程，而惡性骨腫瘤異質性明顯，也易產生抗腫瘤藥物耐藥性，化療藥物的毒副反應(惡心嘔吐、骨髓抑制、組織器官毒性)使得一些患者難以接受甚至被迫中止治療。Paul Ehrlich首次提出“靶向給藥”的概念[5]，即藥物在靶組織細胞或亞細胞水平發生反應，可控性分布并緩慢釋放，增加局部藥物濃度，從而提高藥物療效并減少對機體的毒副作用。近年來針對如何實現抗腫瘤藥物治療骨肉瘤的研究成為熱點，合成的多種藥物也處于實驗及臨床試驗階段，并取得了顯著的進展。

1 骨誘導劑的主動靶向

雙膦酸鹽類是天然焦磷酸的類似物，對骨組織表面的羥基磷灰石具有良好的親和性。研究發現雙膦酸鹽具有抑制破骨細胞骨吸收的功能[6]，臨床及預臨床數據提示含氮膦酸鹽(唑來膦酸、阿侖膦酸鹽)具有直接抗腫瘤及抑制血管生成的作用[7-8]。近期，兒童腫瘤協會證實，對于發生骨肉瘤遠處轉移的患者，雙膦酸鹽(唑來膦酸)與常規化療藥物的聯合使用是安全有效的[9]。Kozicki等[10]報道卡鉑治療四肢骨肉瘤加入帕米膦酸鹽不會影響藥物療效。雙膦酸鹽與骨組織具有良好的親和性，而在骨肉瘤的治療中發現膦酸鹽能與化療藥物(阿霉素、甲氨蝶呤)發揮協同作用，因此雙膦酸鹽被作為攜帶化療藥物進入腫瘤組織的重要誘導劑[11-12]。Erez等[13]設計合成兩種含有雙膦酸鹽且具有水解活性的化療藥物，一種是通過藥物中的羥基與雙膦酸類化合物形成具有活性的酯鍵連接，另一類是利用藥物分子中的氨基官能團與雙膦酸類化合物通過活性的碳酸酯鍵相連。羥基磷灰石結合實驗證實雙膦酸鹽在兩種前體藥物中起到定位導向的作用。Yang等[14]成功合成甲氨蝶呤-偕二膦酸靶向抗腫瘤偶聯物，在體外靶向試驗中證實偶聯物對羥基磷灰石具有良好的吸附性，對成骨細胞生長無影響，并能對骨肉瘤MG63細胞有較強的誘導凋亡作用，誘導作用的強度有時間及濃度依賴性。

除了化療藥物直接與骨誘導劑結合的方式外，還可以借助載體系統實現靶向運輸。Morton等[15]通過水溶性聚合電解質(聚丙烯酸)修飾納米載藥粒子表面，側鏈連接阿侖膦酸鹽合成具有層層模塊化結構的特異性運載工具。研究發現將含阿霉素脂質體的靶向模塊結構注射到骨肉瘤143B裸鼠原位移植模型能增加藥物在腫瘤部位的累積，通過測量腫瘤大小及腫瘤細胞壞死率，評價藥物治療的有效性。Wu等[16]研究指出亞甲基二膦酸鹽(methylenediphosphonate, MDP)可以通過氫鍵與阿霉素脂質體(adriamycin liposomes, LADMs)結合形成藥物MDP-LADMs，MDP-LADMs毒性試驗致死劑量顯著高于單獨使用的阿霉素(ADM)或LADMs。在對骨肉瘤細胞(UMR106和SOSP-M)及小鼠移植模型的實驗中證實MDP-LADMs能顯著抑制腫瘤細胞的生長及提高小鼠的生存周期。以上結果表明利用骨誘導劑雙膦酸鹽與化療藥物偶聯具備毒性低、特異靶向性及療效肯定等特點。

2 納米藥物運載系統

2.1 被動靶向運輸 納米藥物載體憑借較好的溶解度、生物相容性及表面易修飾性與化療藥物通過物理或化學的方式結合，從而發揮藥物緩控釋及靶向運載藥物等特點。其中被動靶向的機制在于實體瘤組織內部血管分布較正常組織豐富、血管壁通透性增高、結構完整性降低、淋巴回流障礙，造成大分子類物質和脂質顆粒在腫瘤血管較長時間留滯,即“增強滲透與滯留效應”(enhanced permeability and retention effect，EPR)[17]。常用的載體有脂質體、納米膠束、納米粒子等， 脂質體作為藥物運載系統(drug delivery system，DDS) 被人們研究得較早，具有緩釋及靶向作用的脂質體運載順鉑已進入藥物臨床試驗階段[18]。Masaka等[19]將脂質體改良后設計了一種新的脂類似物(脂肽)，脂肽與血管活性長肽(VIP)連接后封裝阿霉素，合成抗腫瘤藥物VIP-Lips-DOX作用于高表達VIP受體的骨肉瘤細胞Saos-2。作者認為脂肽有望作為一種新的DDS用于骨肉瘤的治療。Sun 等[20]設計了聚乙二醇脂質體裝載多西他賽(DTX)及吉西他濱(GEM)兩種化療藥物后的合成物(DTX/GEM-L)，通過評價DTX/GEM-L對骨肉瘤細胞MG-63及裸鼠原位移植模型的療效證實，DTX/GEM-L通過EPR效應運輸到骨肉瘤腫瘤間質內，顯著增加細胞凋亡、抑制腫瘤的生長、提高組合藥物的療效。另外，國內報道了利用以帶有氨基末端的聚乙二醇引發亮氨酸 N-內羧酸酐(Leu NCA) 開環聚合反應合成二嵌段聚乙二醇-寡聚亮氨酸形成的膠束，體內外實驗證實此種載阿霉素膠束經內吞后富積于骨肉瘤細胞(MG-63及Saos-2)并在抗腫瘤效率及生物安全性存在優勢[21]。Low 等[22]利用親水性D-天冬氨酸八肽作為靶向劑，在阿霉素及D-天冬氨酸八肽之間插入脂肪烴鏈及短鏈PEG間隔基合成泊洛沙姆膠束，研究發現該膠束能被羥基磷灰石快速吸附并依靠骨肉瘤獨特的腫瘤微環境釋放藥物。對于納米粒子作為載體的研究，Chen等[23]以合成異環磷酰胺負載聚(乳酸-羥基乙酸共聚物)-葡聚糖聚合物納米粒子(PD/IFS)，實驗證實PD/IFS具有高載藥及依賴pH緩釋的能力，并能顯著誘導骨肉瘤細胞凋亡。

2.2 主動靶向運輸 納米藥物載體主動靶向的方式主要有配體-受體、細胞因子等腫瘤細胞特異性靶點結合、物理化學因素的靶向誘導等。

2.2.1 人表皮生長因子受體-2(HER2)蛋白 HER2蛋白是骨肉瘤治療的理想靶點。鄭亦靜等[24]采用殼聚糖衍生物乙二醇殼聚糖制備雙抗體(抗殼聚糖抗體、抗HER2抗體)-阿霉素-殼聚糖(Abc-GC-Dox)納米粒。實驗證實該雙抗體靶向阿霉素納米粒的包封率為89.73%，載藥量為9.96%，能提高抗腫瘤藥物在骨肉瘤細胞內的靶向分布，并顯著增加局部藥物濃度。

2.2.2 磁性靶向給藥系統 磁性靶向給藥系統是將化療藥物和磁性材料包裹或吸附在載體材料中制成的藥物靶向運輸系統。藥物通過體外磁場的引導通過血管選擇性地到達并濃集于腫瘤區域發揮抗腫瘤作用。王棟峰等[25]利用FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O、鹽酸阿霉素、α-氰基丙烯酸正丁酯等試劑合成磁性阿霉素聚氰基丙烯酸正丁酯納米粒。該納米粒的飽和磁化強度為0.558 emu/g，可被4250 Gs 的磁場所吸引以達到磁靶的效應，藥物的包封率為90.73%，載藥量為10.68%，且較ADM 對MG-63人骨肉瘤細胞有更強的抑制作用。

2.2.3 物理化學因素靶向誘導 基于腫瘤組織特殊微環境(反常pH 值或溫度)的物理靶向，利用腫瘤組織周圍較低pH 值或較高溫度刺激引起具有相應敏感性藥物載體的分解。Shido 等[26]給小鼠骨肉瘤模型注射磁性陽離子脂質體(MCLs)，利用交替磁場誘導MCls在腫瘤部位產生熱效應。對照實驗顯示熱療組小鼠局部腫瘤體積顯著減小，且具有控制腫瘤發生肺轉移的效果。Gon?alves等[27]利用靜電相互作用將阿霉素載到生物相容性陰離子型鋰皂石(LP)上，并用天然高分子藻酸鹽(AG)包裹，合成了納米雜化抗腫瘤藥物(LP/Dox/AG)的，依靠直接記錄內溶酶體的酸性環境釋放藥物。LP/Dox/AG具有包封率高、pH敏感及穩定釋放等特點。實驗證實骨肉瘤細胞CAL-72能有效內吞LP/Dox/AG從而使藥物在細胞內發揮更高的細胞毒性。

3 小分子RNA與化療藥物的結合

小干擾RNA分子(siRNAs)對同質的化學結構具有較高特異性結合(序列介導的基因沉默)的能力[28]。核因子κ B受體活化因子配體(RANKL)是刺激破骨細胞分化、活化及生存的效應分子。臨床前研究表明可溶性受體通過阻斷RANKL能有效阻止溶骨性破壞進而對骨肉瘤有抑制作用[29]。Rousseau等[30]提出利用小干擾RNA(siRNA)靶向抑制RNAKL的表達并與化療藥物聯合治療骨肉瘤的新策略。實驗顯示siRNAs負載陰離子脂質體能抑制RNAKL的表達并降低裸鼠骨肉瘤模型骨質破壞的程度。siRNAs聯合化療藥物異環磷酰胺還能顯著抑制骨肉瘤的生長。microRNA是一類對基因具有調控功能的內源性非編碼小分子RNA，具有對腫瘤靶基因的轉錄后調控的功能。miR-34a在骨肉瘤腫瘤細胞中低表達，引入腫瘤細胞后能抑制腫瘤細胞的生長。Zhao等[31]研究發現，在骨肉瘤細胞(143B及MG63)小鼠原位移植模型中聯合使用miR-34a前體與阿霉素抑制腫瘤效應優于單一化療。

傳統化療方式由于藥代動力學差及非特異性分布易引起嚴重的毒副反應。抗腫瘤藥物必須滿足安全性及有效性等基本要求，本文介紹的三大類途徑通過直接或間接的方式將化療藥物靶向運載到腫瘤部位。不僅顯著增加了化療藥物在腫瘤組織局部蓄積，長時間維持藥物的有效濃度從而增強抗腫瘤效應，還能降低化療藥物對機體的毒副反應。目前，國內外已開展多項針對靶向性治療骨肉瘤藥物的研究，包括載體構建、腫瘤模型的建立及藥物合成等。但相關研究仍處在實驗或者臨床試驗階段，由于個體化差異，合成具有靶向性抗骨肉瘤藥物是否對所有骨肉瘤患者都有效，對于抗腫瘤靶向性藥物使用的安全性尚無明確報道。因此在研制開發新的臨床藥物上還存在大量的難題需要研究者不斷的攻克。綜上所述，靶向性給藥方式相比傳統化療方式具備更多的優越特點，未來，隨著骨肉瘤疾病機制研究的不斷深入，抗腫瘤藥物靶向治療有望成為骨肉瘤治療過程中的重要手段之一。

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(本文編輯：黃攸生)

江蘇省自然科學基金面上項目(BK20151372)

210002江蘇南京，南京大學醫學院附屬金陵醫院(南京軍區南京總醫院)骨科

黎承軍， E-mail: 48933897@qq.com

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R738.1

A

10.3969/j.issn.1672-271X.2016.06.020

2016-07-26；

2016-08-30)