抗腫瘤藥物跨血腦屏障治療膠質瘤的研究進展

膠質瘤（Glioblastoma, GBM）臨床最常見的原發性腦腫瘤，好發于50～60歲老年人，其一線治療方法為外科手術聯合放射治療。然而，這些治療方法的療效并不理想，GBM 患者的中位生存期僅為12～14個月，5年生存率低于5%[1]。隨著對GBM形成和發展的分子機制的深入研究，分子靶向藥物較傳統放化療方法應用前景更廣闊[2]。大量用于治療中樞神經系統疾病的新藥往往因無法穿過血腦屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）而不能通過臨床試驗[3]。因此，如何克服BBB，提高抗腫瘤藥物在腫瘤組織中的濃度，對于提高GBM患者的療效非常重要。

1 BBB對GBM藥物輸送的影響

BBB的生理保護功能使作用于中樞神經系統的藥物入腦遞送成為一大難題。腦毛細血管內皮細胞通過緊密連接蛋白相互連接，形成只有有限窗孔和胞飲小泡的物理屏障，允許分子量小于400 Da的親脂性藥物通過，可阻止小分子親水性藥物和大分子物質如抗體、抗體-藥物復合物進入[4]。BBB上的多種轉運蛋白也是抑制藥物入腦的主要因素，是導致常用抗腫瘤藥物帕唑帕尼、紫杉醇和多柔比星對GBM療效較差的主要原因[5]。研究發現，GBM患者的 BBB受病理因素影響存在一定程度的破壞，但GBM腫瘤區仍有完整的BBB，其能夠阻止藥物有效成分分布至腫瘤細胞[6]。因此，BBB可顯著影響治療藥物的遞送，從而限制療效。

2 抗腫瘤藥跨BBB的方法

2.1 開放緊密連接

2.1.1 高滲溶液 高滲溶液可以瞬時破壞 BBB，導致內皮細胞收縮，緊密連接蛋白間距變寬，促進藥物分子的細胞旁路擴散[7]。高滲甘露醇是最常用的高滲溶液，Kroll&Neuwelt率先在臨床上應用高滲甘露醇開放 BBB，可提高化學治療藥物的入腦輸送。應用甘露醇廣泛開放BBB對化療藥物治療指數的影響還存在爭議，且使用甘露醇易出現心動過緩、高血壓等不良反應。因此，急需尋求新的選擇性更高的開放BBB的方法。

2.1.2 血管活性物質 體內動物研究實驗表明，血管活性物質緩激肽、組胺、緩激肽類似物RMP-7可通過激動內皮細胞上的 B2受體，瞬時提高細胞內Ca2+濃度，激活一氧化氮合酶，使一氧化氮濃度升高，進而舒張血管，開放緊密連接[8]。Cote等[9]的研究表明，相比單獨應用激動劑，聯合使用激肽B1R和B2R激動劑能更有效地輸送抗腫瘤藥物卡鉑。此外，腺苷作為血管活性物質也可用于提高BBB的通透性，其可通過活化腺苷2A受體開放緊密連接。體外研究證明，激動腺苷2A受體能改變腦內皮細胞緊密連接蛋白的表達水平，促進藥物轉運[10]。

2.1.3 降低緊密連接穩定性 血管表皮生長因子和smoothened信號通路在維持緊密連接蛋白穩定性中發揮著重要作用[11]。研究發現，干擾信號通路可使緊密連接蛋白失去穩定性，從而提高BBB通透性[12]。血管內皮生長因子通過下調或重新定位緊密連接蛋白，可導致緊密連接去穩定化，提高BBB通透性。Alvarez等[11]應用 Smoothened抑制劑環巴胺可破壞正常大鼠腦中的緊密連接。因此，對維持BBB穩定和完整的信號通路的深入研究和利用，可能為藥物入腦輸送提供一些方法和途徑。

2.1.4 聚焦超聲 聚焦超聲利用低頻超聲的經顱傳遞開放BBB內皮細胞之間的緊密連接。聚焦超聲聯合微泡技術已用于多種藥物的入腦遞送，如甲氨蝶呤、替莫唑胺、阿糖胞苷等，也用于脂質體、磁性粒子等載藥系統的遞送[13]。Chen等[14]研究發現，聚焦超聲可提高白細胞介素-12（IL-12）對C-6膠質瘤大鼠的抗腫瘤免疫應答。Ting等[15]應用聚焦超聲聯合微泡技術提高了卡莫司汀在大鼠腦內的穿透。目前聚焦超聲只用于臨床前研究，其對人類腫瘤 BBB的開放能力尚在探索中。

2.2 抑制BBB的主動外排 BBB血管內皮細胞上具有多種外排轉運蛋白，如 P-糖蛋白、多藥耐藥蛋白、乳腺癌耐藥蛋白，可將藥物從腦轉運至血液[5]。BBB的主動外排是限制藥物穿透的一種主要機制，通過抑制 BBB主動外排作用可以提高藥物的入腦輸送。

2.2.1 外排轉運蛋白抑制劑 有報道顯示，GBM細胞上也有外排轉運蛋白，形成了腦-腫瘤細胞屏障，BBB和腦-腫瘤細胞屏障使藥物向GBM細胞的轉運更加困難[15]。因此，使用外排轉運蛋白抑制劑是促進藥物入腦轉運的重要方法。研究證明，合用 P-糖蛋白抑制劑LY335979和P-糖蛋白/乳腺癌耐藥蛋白雙重抑制劑 GF120918可顯著提高小鼠腦內藥物濃度[16]。依克立達是一種有效的外排轉運蛋白抑制劑，Agarwal等[17]研究發現，合用依克立達能提高厄洛替尼在U87大鼠膠質瘤異種移植模型腦中的濃度。

2.2.2 藥物結構修飾 隨著對藥物入腦遞送的深入研究，通過改善藥物的物理化學性質、降低藥物與外排轉運蛋白的親和力，能開發出具有良好BBB穿透能力的候選藥物。利用計算機分子模擬方法可以獲得外排作用更弱的藥物結構，提高腦內藥物濃度。近期有研究表明，介導細胞增殖、凋亡、新陳代謝、血管生成等多種生物過程的磷脂酰肌醇-3激酶抑制劑能促進GBM細胞死亡，對GBM的治療前景良好[18]。通過對結構進行優化，已有大量PI3K抑制劑如BKM120、GDC-0941、PX-866等處于研究階段，并有部分已進入臨床試驗。

2.3 納米粒載體給藥系統

2.3.1 聚合物納米粒 聚合物納米粒作為藥物載體具有多種優勢，如聚合物表面有大量功能基團，可以結合多種生物分子；聚合物納米粒的粒徑、表面電荷、形狀等物理化學性質不受表面分子影響，能運載藥物有效跨BBB轉運。常用的聚合物納米粒載體材料有殼聚糖、右旋糖酐、聚乙二醇、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、樹狀聚合物等，可將紫杉醇、5-氟尿嘧啶、多柔比星等多種藥物通過聚合物納米粒輸送至腦組織[19]。

2.3.2 脂質納米粒 脂質體是由兩親性磷脂自組裝形成的囊泡，結構類似細胞膜的脂質雙分子層，具有良好的生物相容性，可攜帶親水性、親脂性和兩親性藥物分子。脂質體的生物相容性和靶向性特點能有效促進跨BBB藥物轉運，提高化療藥物治療指數，降低其不良反應發生情況。抗腫瘤抗生素是使用和研究最廣泛的化療藥物，報道顯示，柔紅霉素、多柔比星、博來霉素對體外GBM均有效，但不易通過BBB，體內效果差[20]。

2.3.3 主動靶向納米粒 雖然納米粒長時間在腫瘤細胞內滯留，易被網狀內皮系統清除，但利用配體修飾納米粒，可以降低毒性并促進藥物入腦轉運。主動靶向方法分為吸附介導的內吞、轉運蛋白介導的內吞和受體介導的轉運[21]。吸附介導的內吞利用聚陽離子細胞穿入肽或蛋白介導轉運，蛋白分子表面的正電荷與腦內皮細胞表面的負電荷之間的靜電作用促進藥物跨BBB轉運。陸偉[22]構建陽離子化白蛋白結合納米粒給藥系統（CBSA-NP），該納米粒經表面陽離子化白蛋白以吸附介導的內吞方式進行轉運，體外研究發現，該給藥系統可顯著提高大鼠腦毛細血管內皮細胞對6-香豆素的攝取。轉運蛋白介導的內吞應用特異性內源性底物類似物促進細胞的內吞作用。受體介導的轉運是利用配體與腦內皮細胞上過表達的受體的結合促進受體介導的跨BBB轉運，常見的受體有N膽堿受體、轉鐵蛋白受體、胰島素受體、低密度脂蛋白受體[23]。研究發現，轉鐵蛋白修飾的載藥納米粒對鼠C6膠質瘤細胞抑制率優于等量游離的藥物[24]。

3 展望

BBB的物理和生物化學屏障作用限制了多種藥物的入腦轉運，也是GBM治療的瓶頸之一。眾多旨在提高 GBM 藥物遞送的方法仍處在實驗和臨床前研究階段，只有少數進入了臨床試驗[3]。隨著對GBM生物學特性的深入研究，大量分子靶向藥物不斷被開發，其較傳統放化療方法針對性強，對GBM侵襲性的抑制作用效果顯著，有望用于GBM的治療[25]，是目前臨床研究的主要方向。通過新興技術聯合常規提高BBB通透性的方法，盡可能促進藥物入腦轉運，降低對正常細胞的毒性作用，是今后研究中面臨的最大挑戰。