羥基喜樹堿藥物遞送系統抗腫瘤研究進展

范子琪，徐勤，秦金保，陸信武

(1.桂林醫學院藥學院，廣西 桂林 541001；2.上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院血管外科,上海 200011)

羥基喜樹堿(hydroxycamptothecin，HCPT)作為單萜類吲哚生物堿，具有10-羥基基團，是一種功效更強、毒性更低的廣譜抗癌藥物，在肝癌、乳腺癌、肺癌和卵巢癌等腫瘤中顯示出明顯的抗腫瘤活性[1-2]。臨床常用的HCPT劑型為鈉鹽粉針劑及鈉鹽注射液等[3]。HCPT注射劑通過堿化作用轉變為水溶性羧酸鹽，將影響藥物治療效果并引發嚴重不良反應，如骨髓抑制、出血性膀胱炎、皮炎和嘔吐[4]。同時，HCPT較差的水溶性以及不穩定內酯環在生理pH條件下所引起的內部不穩定性極大地限制了HCPT的臨床應用及有效發展[5]。因此，研究高效、低毒的靶向藥物遞送系統具有重要的臨床意義。

目前，藥物遞送系統被廣泛用于前體藥物[6-7]、脂質體[8-9]、納米顆粒[10-11]、膠束[12]、納米混懸液(nanosuspension，NSps)[13]、納米乳液[14]和納米晶體[15]等研究，均已取得一定成功。與HCPT相比，HCPT藥物遞送系統顯著改善了HCPT的水溶解度，延長了其在血液中的半衰期，提高了其生物利用度，通過高滲透長滯留(enhanced permeability and retention，EPR)效應的被動靶向或主動靶向，并通過與其他抗癌藥物或診斷劑聯合發揮協同作用[16-17]。現對HCPT藥物遞送系統抗腫瘤的研究進展予以綜述，以期為開發更有效的HCPT納米遞送系統的開發及應用提供參考。

1 HCPT藥物遞送系統

HCPT通常在體內快速代謝并失去藥理活性。因此，提高病灶中HCPT的有效積累十分重要。基于材料科學和藥學領域的卓越研究成果，已開發出具有多種尺寸、結構、表面特性的HCPT藥物遞送系統[18-19]，如前體藥物、脂質體、納米粒和膠束，這些藥物遞送系統可廣泛用于體內HCPT藥物的遞送，并通過全身(靜脈)或原位給藥途徑改善藥物的治療效果。

1.1前體藥物 前體藥物通常是為了克服母藥在給藥過程中存在的問題，如低溶解度、低滲透性、口服吸收差、不穩定、毒性和非靶向性等[7]。與游離載藥膠束、脂質體、納米粒和其他納米制劑相比，前體藥物往往通過化學鍵形成。前體藥物制劑具有易放大、重復性好、可接受性強、質量可控等特點。為了克服HCPT的不足，對HCPT進行結構修飾，開發了一些具有較高抗癌活性和水溶性的HCPT衍生物，如伊立替康及其活性代謝產物SN38，現已通過SN38臨床試驗研究出6種納米藥物遞送系統[20-21]。聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)作為一類高水溶性和生物相容性的聚合物被廣泛應用，可提高HCPT溶解性和穩定性，延長體內半衰期。Deng等[6]采用低分子量線性M-PEG，以大環硫酸酯為基礎對HCPT進行修飾，高效制備出相應的前體藥物，可達到高水溶性、延長體內半衰期的目的。對人肝癌細胞HepG2和人乳腺癌細胞MCF-7抗癌效果的分析顯示，與HCPT相比，HCPT前體藥物表現出更高的細胞毒性，并有望成為有前景的抗癌候選藥物。呂方圓[22]以聚酯為骨架、PEG單甲醚為親水段、HCPT作為疏水段設計出一種聚合物前體藥物，與游離HCPT小分子比較，該聚合物前體藥物對人宮頸癌細胞HeLa表現出更強的細胞毒性。盡管這些HCPT前體藥物已取得了一些研究進展，但尚未達到臨床應用要求。與此同時，僅通過改善HCPT溶解性很難實現HCPT特異性靶向腫瘤組織，仍需要通過新型藥物遞送系統進行補充。

1.2脂質體 脂質體是由磷脂雙層組成的囊泡結構，已被廣泛用于藥物運載。將HCPT制備成脂質體劑型能夠使其α-羥基-δ-內酯結構嵌入雙層磷脂膜[23]，避免HCPT在水環境中開環失效，從而保持其生物活性，提高藥物與腫瘤細胞的親和性，延緩其釋放。根據應用目的不同，這些脂質體分為普通-長循環脂質體、靶向釋放脂質體、觸發釋放脂質體(包含組件，提供一個選擇性和控制脂質體的釋放)等。

1.2.1普通-長循環脂質體 正常脂質體的脂質部分通常由一定比例的膽固醇和大豆磷脂酰膽堿組成，沒有其他部分的修飾，這種脂質體可有效遞送HCPT。長循環脂質體(又稱隱形脂質體)通過將親水性聚合物(尤其是PEG)導入脂質表面而發揮持久能力，從而防止脂質體被網狀內皮系統攝取，增強其穩定性并保護其中所含活性物質免于被迅速降解。通過采用薄膜分散法制備NK4修飾的HCPT——NK4-HCPT-Lips，優化處方工藝并測定NK4-HCPT-Lips的包封率和載藥率分別達到(82.5±2.4)%和(3.01±0.23)%；體外抗腫瘤活性研究顯示，NK4-HCPT-Lips對HepG2細胞具有良好的抑制作用，并具有優良的肝靶向特性[9,24]。盡管普通-長循環脂質體的溶解性優良，但無特異性的主動靶向性限制了其在腫瘤治療中的應用。

1.2.2靶向釋放脂質體 靶向脂質體作為一種活性脂質體，具有主動靶向釋放脂質體的作用，其靶向能力主要通過一系列的配體物質(如葉酸、轉鐵蛋白和靶向肽等)與相應受體的親和力反應，將藥物釋放到目標位置。Zhao等[25]利用薄膜分散、超聲乳化及靜電作用制備透明質酸(hyaluronic acid，HA)/細胞穿透肽細胞穿膜肽(cell-penetrating peptides，CPPs)修飾負載HCPT相變脂質體納米顆粒(nanoparticles，NPs),即HA/CPPs-HCPT-NPs，其與低強度聚焦超聲結合可精確診斷肝細胞癌。HA/CPPs-HCPT-NPs靶向肝癌細胞SMMC-7721的能力強，在小鼠肝腫瘤異種移植物中，HA/CPPs-HCPT-NPs能靶向腫瘤部位，并對腫瘤體積有明顯抑制作用。曾俊芬等[26]采用薄膜分散-凍融法制備D-甘露糖和十八胺修飾肺靶向HCPT脂質體，HCPT脂質體具有較高包封率及穩定性，主要被肺攝取，且在肺部的停留時間較普通注射劑明顯延長。雖然靶向釋放脂質體的研究已取得一定進展，但該類脂質體的組成成分、比例以及不同類型的賦形劑對靶向誘導穩定特性的影響還有待進一步研究。

1.2.3觸發釋放脂質體 目前，載藥脂質體可在外部觸發的情況下原位釋放刺激，如光敏劑、溫度敏感和pH敏感等變化，從而使藥物發揮誘導腫瘤細胞凋亡的作用。為了實現HCPT的觸發釋放，Zhu等[27]將HCPT加載到熱敏磁性脂質體中構建了一種新型熱敏磁性HCPT脂質體，其可以保護內酯形式的HCPT不受血液或水的侵害，結果表明，熱敏磁性HCPT脂質體表現出有效的靶向遞送和抗腫瘤作用，且具有良好的理化特性，并在體外對Huh-7人肝癌細胞具有明顯的細胞毒性。盡管觸發釋放脂質體表現出良好的發展前景，但此類脂質體易出現爆裂性藥物釋放、其他載藥量低等問題。

1.3NPs 隨著納米藥物遞送系統的發展，固體NPs可將藥物加載進入NPs的核或殼結構中，且這些NPs不同于其他類型的核殼NPs，它們具有明確的疏水聚合物核，由外部親水聚合物殼包裹。在生物醫學、環境和能源等領域都有潛在的應用前景。

1.3.1肽、蛋白類修飾的NPs 腫瘤歸巢穿膜肽可識別和結合腫瘤血管內皮，并穿透血管外腫瘤組織進入胞質[28-29]。腫瘤歸巢穿膜肽tLyp-1作為一種靶向肽[30]，具有穿透腫瘤血管和腫瘤基質的功能。Zhu等[30]成功開發了新型腫瘤歸巢穿膜肽tLyP-1功能化全氟戊烷(PFP)負載的HCPT-NPs(即tLyP-1-HCPT-PFP NPs)，并將其用于低強度聚焦超聲輔助的腫瘤超聲分子成像和精確治療。在具有靶向性和穿透性的tLyP-1肽的誘導下，tLyP-1-HCPT-PFP NPs可增加腫瘤部位HCPT的積累并穿透血管外腫瘤組織進入胞質而發揮作用。在低強度聚焦超聲的協助下，tLyP-1-HCPT-PFP NPs可轉化為微泡，從而增強腫瘤超聲分子成像，并用于腫瘤診斷。

酪蛋白(casein，CA)作為一種天然食物蛋白，具有大腦靶向能力。Gao等[31]利用薄荷醇(menthol，M)與CA結合形成綴合物，進而綴合物自組裝成NPs以負載HCPT，形成M修飾的CA-NPs(即HCPT-M-CA-NPs)，HCPT-M-CA-NPs在腦腫瘤部位分布較高。HCPT-M-CA-NPs治療神經膠質瘤小鼠的中位生存時間較游離HCPT或HCPT-CA-NPs治療小鼠明顯延長，這為神經膠質瘤的治療提供了一種安全有效的方法。

1.3.2聚合物類修飾的NPs 聚(乳酸-丙交酯-乙交酯共聚物)[poly(lactide-co-glycolide)，PLGA]已成為一種重要的生物相容性和無毒性聚合物，在藥物輸送、組織工程、醫療和外科設備等領域廣泛應用。Li等[10]通過PLGA-PEG2k-三苯基膦/PLGA-hyd-PEG4k-葉酸(PT/PHF)和PT/PLGA-二硫鍵-PEG4k-葉酸(PSF)兩種嵌段共聚物，采用乳化溶劑揮發法制備出負載HCPT的兩種NPs(HCPT@PT/PHF和HCPT@PT/PSF)，并通過結直腸癌模型的體外實驗研究發現，HCPT@PT/PHF和HCPT@PT/PSF保持大量的HCPT活性形式，并向腫瘤細胞核及其線粒體大量傳遞HCPT，從而增強了HCPT@PT/PHF的細胞毒性。同時，HCPT@PT/PHF和HCPT@PT/PSF向腫瘤組織大量傳遞HCPT，表現出很強的抗腫瘤活性。Li等[11]基于八臂PEG薯蕷皂苷元，通過簡單的納米沉淀方法制備了八臂PEG薯蕷皂苷元/HCPT NPs。該NPs具有合適的尺寸和較高的載藥率(14.72%)。與游離藥物相比，八臂PEG薯蕷皂苷元/HCPT NPs對B16細胞的攝取顯著增加，抑制腫瘤生長的作用更強。

1.3.3其他類NPs 據報道，膜蛋白可與烷基鏈相互作用，誘導并增強烷基修飾NPs對哺乳動物細胞的內吞作用，因此烷基鏈在分子成像中得到廣泛應用[32-33]。Guo等[34]設計并合成了基于PEG和烷基鏈的線性兩親性分子(PEG45C18)，并以PEG45和PEG45C18為納米載體制備出負載HCPT的NPs，即HCPT/PEG45C18NPs和HCPT/PEG45NPs。與HCPT/PEG45NPs相比，HCPT/PEG45C18NPs的抗腫瘤活性較高。此外，HCPT/PEG45C18NPs可明顯增強4T1荷瘤小鼠的抗腫瘤作用，基于平均腫瘤重量的抑制率較HCPT/PEG45NPs高1.5倍，蓄積性也高于HCPT/PEG45NPs，表明烷基鏈對NPs的抗腫瘤活性有顯著影響。Zhao等[35]利用肉桂醛與葡聚糖的直接連接，通過酸可裂解的乙縮醛鍵形成聚合物，采用共包封方法構建出肉桂醛修飾負載HCPT的新型pH敏感NPs。在酸性微環境中，肉桂醛修飾負載HCPT的新型pH敏感NPs迅速釋放HCPT和肉桂醛，通過體外細胞內活性氧類的產生誘導HCT116癌細胞的死亡，并可促進藥物吸收、有效延長藥物循環、增加腫瘤部位的藥物蓄積。上述NPs在負載HCPT藥物遞送系統中表現出良好潛力，但在生理條件下，攜帶HCPT的NPs存在穩定性差、載藥量低等問題。因此，優良藥物遞送系統的設計及其在生物學方面的應用等對于發展轉化HCPT納米藥物遞送系統至關重要。

1.4NSps NSps納米藥物遞送系統具有粒徑小、載藥量高和生物黏附等特點，可以顯著提高難溶性藥物的溶解度和溶出度，進而提高生物利用度和藥效，幾乎適用于所有難溶性藥物。Yang等[5]合成了PEG化的HCPT-NSps——mPEG1000 HCPT-NSps，該NSps具有高載藥量及高細胞毒性；較在售HCPT注射劑的抗腫瘤功效更好(86.38%比34.97%)。Han等[13]通過沉淀結合超聲處理制備的HCPT-NSps的體內實驗顯示，與商業HCPT注射劑相比，HCPT-NSps所檢測的血液和組織中的HCPT水平顯著升高，并可改善腫瘤靶向性和肝靶向性；同時，HCPT-NSps對H22荷瘤小鼠的抑瘤率優于注射用HCPT(81.20%比56.39%)。可見，HCPT-NSps在惡性腫瘤治療中具有廣闊的應用前景。

1.5膠束 膠束作為一種親水基向外、疏水基向內的分子締合體，其疏水性內核可作為釋藥貯庫，親水性外殼可避免網狀內皮系統的吞噬，從而提高藥物靶向性，延長藥物在體內的循環時間。Zhu等[12]通過透析方法將HCPT封裝在葉酸(folate)修飾的N-琥珀酰-N-辛基殼聚糖(N-succinyl-N′-octyl chitosan，SOC)(即folate-SOC)膠束中，形成近球形HCPT負載folate-SOC膠束(即HCPT/folate-SOC)，其載藥率(10%)及緩釋性能均較高；與游離HCPT相比，對葉酸受體陽性肝癌Bel-7402細胞的細胞毒作用更強，腫瘤靶向性更強，對Bel-7402裸鼠移植瘤具有更好的抗腫瘤效果。Zong等[36]通過二硫鍵或琥珀酸酯鍵與甲氧基-聚(乙二醇)-聚(β-芐基-L-天冬氨酸)[methoxy-poly(ethylene glycol)-poly(β-benzyl-L-aspartate)，mPEG-PBLA]共軛，在高速攪拌和透析后制備mPEG-PBLA-二硫鍵-HCPT(mPEG-PBLA-SS-HCPT，PPSH)和mPEG-PBLA-CC-HCPT膠束。體外PPSH膠束對肝癌HepG2細胞的抑制作用以及體內mPEG-PBLA-CC-HCPT對肝癌H-22腫瘤生長的抑制作用均強于靜脈注射mPEG-PBLA-CC-HCPT和HCPT溶液。腫瘤組織中蓄積的PPSH膠束的抗腫瘤作用強，對正常組織毒副作用小。因此，還原敏感性PPSH膠束是HCPT和其他難溶性抗癌藥物的潛力載體。近年來，對納米膠束的研究獲得了顯著成效。

1.6納米乳液 納米乳液是一種黏度低、熱力學穩定的油水混合物，一般有兩種基本類型(即水包油和油包水)，其遞送藥物制劑以脂質乳劑和亞微米乳劑為重要代表，能夠提高藥物溶解度、增加藥物穩定性，以達到藥物緩釋目的。Jin等[14]采用細乳液聚合法制備聚山梨酯80、大豆磷脂和PEG單硬脂酸酯共修飾的HCPT聚氰基丙烯酸正丁酯NPs(即HCPT-PBCA-NPs)，該NPs表現出良好的緩釋性能，且人結腸腺癌Caco-2細胞對HCPT-PBCA-NPs的攝取受到活躍內吞、網織蛋白和小窩蛋白介導過程的控制。Jin等[37]在兩種膠體穩定劑(泊洛沙姆188和葡聚糖70)的輔助下，通過酸性介質中氰基丙烯酸正丁酯單體乳液聚合，成功制備出具有高效載藥量及包封率的HCPT-PBCA-NSS納米球，體外研究顯示，HCPT-PBCA-NSS的體外釋放具有緩釋性，有望成為一種口服給藥載體。但納米乳液在作為藥物載體應用之前，還需要進行大量基礎研究。目前，納米乳液的理化和生物藥學特性是人們關注的焦點，但不能忽視對其機械性的研究，以更好地了解納米乳液藥學特性及輔料、藥物和生理環境之間的復雜相互作用。

1.7其他納米藥物遞送系統 用于藥物緩釋的其他載體包括微/納米膠囊、納米晶、固體分散體和納米自組裝等。不同納米藥物遞送系統具有不同的特點，Yang等[38]利用乳化劑中HCPT和賦形劑PEG-block-PLGA的反溶劑共沉淀法制備出一種納米纖維，該納米藥物遞送系統具有高載藥量和持續藥物釋放的特點。Liu等[39]采用溶劑乳化擴散法制備出固體脂質納米粒(solid lipid nanoparticles，SLN)并成功制備出負載HCPT的SLN(即HCPT-SLN)。HCPT-SLN具有靶向耐HCPT肝癌HepG2(HepG2/HCPT)細胞的能力，并可促進藥物在HepG2/HCPT細胞中積聚。負載HCPT的SLN可濃度依賴性地增強HCPT的細胞毒作用。其他納米藥物遞送系統的發展，豐富了HCPT藥物遞送系統，為解決HCPT的臨床應用提供了可能。

2 腫瘤主動靶向HCPT藥物遞送系統

上述藥物遞送系統是利用EPR效應促進藥物在腫瘤組織中的積累實現靶向作用(被動靶向)，但EPR效應比較復雜，在不同腫瘤類型和不同患者之間的差異很大，因此僅憑EPR效應通常不能靶向傳遞納米藥物[40]。多項研究表明，具有主動腫瘤靶向能力的納米給藥系統可以進一步增強藥物在體內外的抗癌活性[10,25,30]，并能夠識別沒有血管的細胞或小塊，而不依賴EPR效應。

2.1配體-受體介導的HCPT藥物遞送系統 實現HCPT主動靶向藥物遞送最廣泛的方法是通過腫瘤細胞特異性靶向配體(如抗體、多肽、適配子)的表面修飾。葉酸受體在腫瘤細胞表面的表達量是正常組織中的兩個數量級以上[10]，這種明顯的差異使葉酸修飾的納米藥物具有高度的腫瘤特異性和腫瘤敏感性。Zhu等[12]通過透析將HCPT封裝在葉酸修飾的N-琥珀酰-N-辛基殼聚糖(folate-SOC)膠束中，形成近球形的HCPT負載葉酸-SOC膠束(HCPT/folate-SOC)。李友偉等[41]采用雙步乳化法制備以脂質為殼膜材料、液態氟碳為內核，包裹抗癌藥物10-HCPT的NPs，具有載藥率高、性質穩定、靶向腫瘤能力強的特點，有望成為一種集腫瘤診治于一體的多功能超聲分子探針。

2.2細胞介導的HCPT藥物遞送系統 循環細胞(紅細胞、血小板和腫瘤循環細胞等)具有免疫隱蔽性和較長的血液循環時間。基于循環細胞的藥物釋放系統正在研究中。目前有關細胞介導的HCPT藥物遞送系統還少見報道，但關于HCPT衍生物SN38的藥物遞送系統已有報道。巨噬細胞不僅具有免疫隱蔽性，還具有吞噬功能和天然的腫瘤靶向性。Huang等[42]利用巨噬細胞作為載體運送SN38治療惡性腫瘤發現，SN38的吞噬作用對巨噬細胞的活力和遷移能力無明顯影響，而負載SN38的巨噬細胞在體外可誘導腫瘤細胞凋亡，并實現巨噬細胞中SN38的蓄積。

3 小 結

目前，隨著材料學、藥劑學、腫瘤學等交叉學科和技術的進步，納米藥物遞送系統中HCPT的研究逐漸廣泛，各納米藥物遞送系統均顯示出各自的優勢。納米藥物遞送系統為抗腫瘤藥物的體內靶向傳遞提供了理想載體，但大多數納米藥物遞送系統存在一定的局限性，如爆裂釋放量和輔料引起的不良反應[3]、藥物負載量尚不滿意(大部分<15%,少數>25%)[5]。目前藥物遞送系統的相關研究需要重視以下幾方面：①在納米藥物遞送合成方面，仍需要不斷完善納米遞送系統的高產率合成方法，并深入開展對納米藥物遞送系統表面修飾的研究，為精確靶向遞送藥物打下良好的基礎；②目前的藥物遞送系統策略大部分仍處于實驗研究階段，為了實現藥物遞送系統的產業化發展，需要促進與相關企業界聯合，以解決藥物遞送系統產業化過程控制、長期穩定性等問題；③目前設計用于腫瘤診療納米藥物遞送系統時，主要考慮藥物與腫瘤之間的直接作用；但在全身給藥時，還需要考慮血液內蛋白質、免疫細胞等的影響。因此，仍需要進一步探索以制備優良的納米藥物遞送系統、改善藥物性能、發現新的藥物遞送系統。