血小板仿生藥物遞送系統在多種疾病治療中的研究進展

鄒佳輝， 王曉波， 張文麗

(中國藥科大學藥學院，江蘇 南京 210009)

隨著納米技術及生命科學領域研究的深入，基于聚合物納米粒、脂質體、膠束等形式的藥物遞送系統在過去數十年內得到廣泛的研究。然而，目前傳統藥物遞送系統載體生物相容性較差，在進入體內后，由于體循環中單核/巨噬細胞所構成的網狀內皮系統的存在，藥物與載體在血液循環過程中易于被捕獲并清除[1]，致使其血液循環時間較短，有效性顯著下降。此外，藥物與載體缺乏靶向性，在體內廣泛分布，易于導致全身毒副作用。近來，基于天然微粒的仿生藥物遞送系統(biomimetic drug delivery systems, BDDS)的出現引起了研究者們的極大關注[2]，利用生物材料并根據其機制從而設計并制備模擬天然產物，以獲得新型藥物遞送系統，在治療相關疾病方面具有巨大的潛力[3]。

血小板作為體內重要的循環細胞，已被廣泛應用于仿生藥物遞送系統的構建。相比于其他的細胞，血小板具有諸多優勢。首先，血小板可特定黏附到出血和受傷部位；其次，血小板可借助表面CD47受體產生“不吃我”信號，從而避免吞噬細胞的清除[4]；由于表達腫瘤相關的特異性受體和蛋白，血小板具有精確靶向腫瘤細胞的能力；此外，血小板還參與人體免疫應答，充當免疫系統的“第一反應者”。這些特性使得血小板藥物遞送系統在腫瘤、心血管疾病、炎癥、細菌感染等方面具有廣泛的應用潛力[5]。本文綜述了基于血小板仿生藥物遞送系統在多種疾病治療領域的研究與應用。

1 血小板的生理特性及應用方式

血小板廣泛分布于人類血液之中，主要由巨核細胞衍生分化形成。血小板無細胞核結構，其胞質內含有多種細胞器和血小板顆粒，包括線粒體、溶酶體、內質網、α顆粒及致密顆粒等[6]。通常血液循環中的血小板計數為(100～300)×109/L，半衰期為8～10 d，衰老的血小板主要經過肝臟和脾臟的Kupffer巨噬細胞降解代謝。血小板具有多種生理功能：保持毛細血管內皮完整性、在血管內皮出現破損時啟動初級凝血機制、促進新生血管的形成、促進組織修復、參與主動和被動免疫反應、參與炎癥反應過程以及促進腫瘤的生長、轉移和免疫逃逸等。

血小板表面分布有豐富的膜蛋白，并在相關蛋白的介導下可發揮特異性的生理功能，例如膜糖蛋白：GPⅠ b、GPⅣ、GPⅤ、GPⅥ等；整合素蛋白：αⅡb、α2、α5、β1、β3等；免疫相關蛋白：CD47、CD55、CD62等。此外，這些膜相關蛋白也參與了許多疾病的發生和發展，例如整合素蛋白αⅡb表達于血小板和腫瘤細胞的膜表面，介導兩者與血漿纖維蛋白原及血友病因子之間的黏附；血小板表面的P-選擇素可以與腫瘤細胞表面的CD44受體相互識別，從而使得血小板能夠靶向多種腫瘤細胞系，促進腫瘤細胞在血管內的遷移和黏附，進而在繼發部位定植和生長，影響腫瘤的發生和發展等[7]。

2 血小板仿生藥物遞送系統的構建

目前，血小板仿生藥物遞送系統根據其不同的載藥和組裝方式可分為血小板膜修飾的仿生載體、血小板直接包封藥物的仿生載體、血小板“搭便車”仿生載體(圖1)。

圖1 血小板仿生藥物遞送系統的構建

2.1 血小板膜修飾的仿生載體

通過凍融或滲透壓等方法獲得血小板膜，并借助擠出或超聲等方法均勻包覆于載體的表面，賦予載體“偽裝”涂層。制備的血小板膜表面保留了完整血小板的相關受體，通過血小板膜的包裹，納米顆粒可模擬體內細胞運輸的行為。但納米顆粒的粒徑和形狀可能會影響血小板膜修飾的仿生載體的形態與功能，這可能導致其被吞噬細胞吞噬和清除[8]。

2.2 血小板直接包封藥物的仿生載體

通過低滲法、電穿孔法、脂質融合等途徑，將藥物包封于完整血小板中，可提高其穩定性，并通過血小板的生理特性，增強藥物遞送效率和治療效果。比如，Xu等[9]通過開放的微管系統將多柔比星載入血小板中，提高了多柔比星在血液中的循環時間與治療效果。

2.3 血小板“搭便車”仿生載體

在內皮受損或腫瘤微環境中，通過如整合素蛋白αⅡ b、膜糖蛋白GPⅠ b和P-選擇素等受體的表達上調，血小板的黏附性提高。因此，可通過藥物與完整血小板之間的共價耦聯作用，將藥物結合或修飾于血小板膜表面，制備血小板“搭便車”藥物遞送系統。其可利用血小板與病變部位的特殊親和力和靶向結合特性，選擇性將藥物遞送至靶部位，增強治療效果[10]。值得注意的是，血小板“搭便車”的效率依賴于受體-配體相互作用，需注意潛在的脫靶效應。

這些借助了血小板生理特性所構建的仿生藥物遞送系統廣泛應用于腫瘤、動脈粥樣硬化、血栓、細菌感染等疾病的治療。

3 血小板仿生藥物遞送系統在癌癥中的應用

3.1 化學藥物治療

化學藥物治療(化療)是治療癌癥最常用的方法之一，一般通過特定的化學物質作為藥物，達到抑制或消除腫瘤的目的。在近期的研究中，血小板仿生藥物遞送系統在化療中展現出獨特的應用，如Chi等[11]利用血小板膜(platelet membrane，PM)包裹負載多西紫杉醇(docetaxel，DTX)的聚乳酸-羥基乙酸共聚物(polylactic-co-glycolic acid，PLGA)納米顆粒(PM/PLGA/DTX)。體外藥物釋放實驗結果表明，相比于無血小板膜包裹的對照組(PLGA/DTX)，PM/PLGA/DTX藥物釋放速率顯著下降近50%。隨后，研究者們證實PM/PLGA/DTX具有優異的體內靶向腫瘤部位的能力，有利于DTX在腫瘤部位的蓄積。這主要由于血小板膜的雙重作用：一方面，血小板膜包裹降低了DTX從載體的釋放速率，避免在循環過程中過早的釋放；另一方面，血小板膜可能通過其獨特的腫瘤靶向性，使載體更多地聚集在腫瘤部位。類似地，Wang等[12]設計了殼寡糖(chitosan，CS)-PLGA共聚物載體，并采用血小板膜包裹(PM-CS-PLGA)。通過蛋白質印跡實驗證實，PM-CS-PLGA上的血小板膜保留了膜蛋白CD47和P-選擇素。前者通過發出“不吃我”信號避免網狀內皮系統的吞噬，后者可與腫瘤細胞表面CD44受體特異性識別結合，二者都有利于PM-CS-PLGA在腫瘤部位的蓄積。因此，基于血小板膜的仿生納米載體是一種極具吸引力的腫瘤靶向策略。

除了血小板膜上的具有免疫調節功能的CD47以及具有腫瘤靶向功能的P-選擇素可在腫瘤靶向中發揮作用，進一步地，發現血小板膜包裹的載體可通過與被破壞的血管間的定向黏附作用在腫瘤部位蓄積。Li等[13]利用血小板膜包裹的介孔二氧化硅納米顆粒負載血管干擾劑(vascular disruption agents，VDA)和抗血管生成藥物(anti-angiogenic drug，AAD)。血小板膜對血管內皮損傷部位以及繼發性微血栓具有趨向性；在腫瘤部位，該載體可進一步局部損傷血管內皮細胞，使更多的載體聚集，形成正反饋效果。通過相互促進的腫瘤內血管破裂和抗血管生成，從而阻斷腫瘤血供，并發揮其抗腫瘤作用。上述結果表明，血小板膜包裹的納米顆粒應用于腫瘤化療極具前景，有利于未來的臨床轉化。

3.2 光熱療法

光熱療法通過具有吸收光能力(通常是近紅外光)的光熱劑，以產生熱量，從而消融腫瘤細胞。雖然該方法具有無創、高效等特點，但光熱劑的免疫原性與靶向性仍舊是其臨床使用的阻礙。而血小板膜通過其獨特生理性質可為光熱劑的遞送提供更加安全、有效的方式。例如，Chen等[14]設計了血小板膜偽裝的介孔二氧化硅包裹鉍納米棒(biomimetic mesoporous silica-coated bismuth nanorod，BMSNR)。實驗結果證明，包裹的血小板膜可降低網狀內皮系統中巨噬細胞的內吞作用，增強BMSNR的免疫逃逸；與裸露的BMSNR相比，血小板膜可增強其腫瘤靶向能力，產生更好的腫瘤殺傷效果。

另外，血小板膜被證實不會對光熱劑在腫瘤部位的釋放產生影響。Ding等[15]將光熱劑吲哚菁綠(indocyanine green，ICG)負載至硒化鉍(bismuth selenide，BS)納米顆粒，并利用血小板膜包裹，構建載體PM@BS-ICG。在荷瘤小鼠模型中，血小板膜被證實可防止ICG的滲漏，延長PM@BS-ICG在血液中的循環時間，并增強其在腫瘤部位的蓄積。而在近紅外光照射下，血小板膜將被高溫破壞，同時ICG可迅速從PM@BS-ICG釋放，通過光熱作用產生抗腫瘤效果。綜上，利用血小板膜包裹光熱劑消融腫瘤是一種提高光熱療法治療效果的有效策略，并且對腫瘤局部的定位治療可減少對治療動物造成全身的不良反應。

3.3 免疫療法

免疫療法是抗腫瘤的另一種有效方法。在腫瘤生長過程中，腫瘤將抑制免疫細胞對腫瘤的識別與殺傷作用，逃避免疫反應。免疫療法則幫助恢復機體的抗腫瘤免疫反應，從而清除腫瘤細胞。

如前所述，血小板膜可參與腫瘤細胞的生長及轉移過程，故在免疫療法中可利用血小板靶向腫瘤細胞。瑞喹莫德(resiquimod，R848)作為免疫調節藥物，與Toll樣受體7/8結合后，可通過激活中心轉錄因子核因子κB產生抗腫瘤效應。但其游離藥物的腫瘤靶向性不佳，在臨床研究中已被證實可引起諸多不良反應。最近，Bahmani等[16]利用血小板膜包裹的聚乳酸納米顆粒靶向遞送R848，實驗證實血小板膜可保留與腫瘤細胞相互作用的P-選擇素、整合素蛋白αⅡb和膜糖蛋白GPⅠb，并去除可引起血栓的凝血酶和二磷酸腺苷。相比于聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)修飾的載體，血小板膜包裹的載體與腫瘤細胞的親和力顯著提升，其腫瘤內蓄積為PEG修飾的3倍。此外，Jiang等[17]通過組裝負載柳氮磺胺吡啶(Sulfasalazine，SAS)的介孔磁性納米顆粒Fe3O4和血小板膜，制備了仿生磁性納米顆粒Fe3O4-SAS@PLT，證實該載體通過抑制谷氨酸-胱氨酸逆向轉運蛋白系統Xc-通路而觸發腫瘤細胞鐵死亡。其中，血小板膜通過表面表達的P-選擇素與腫瘤細胞表面CD44結合，可增強鐵死亡導致的細胞毒性。鐵死亡進一步激起免疫反應，促進T細胞殺死其余腫瘤細胞，同時調節腫瘤微環境，促進腫瘤相關巨噬細胞的極化，產生聯合的抗腫瘤作用。因此，血小板膜包裹與免疫治療的結合有望在抗腫瘤的臨床治療中提供巨大的潛力。

3.4 基因療法

除化學藥物、光熱劑、免疫調節藥物之外，研究人員還通過基因遞送治療腫瘤。比如小干擾RNA(small interfering RNA，siRNA)可用于基因沉默，但體內的治療應用面臨如穩定性不佳、靶向性不佳等諸多困境，而血小板膜或許可改善該情況。基于此，Zhuang等[18]設計了血小板膜包裹的多孔金屬-有機骨架負載siRNA，用于抑制乳腺癌中Survivin基因的表達，從而誘導腫瘤細胞死亡。血小板膜賦予該載體良好的生物相容性，降低其與巨噬細胞的相互作用，同時保證了siRNA的高度完整性。與游離siRNA相比，該遞送系統內的siRNA幾乎沒有降解。顯而易見，使用血小板膜包裹的納米載體有利于核酸類藥物的有效遞送，推動之后的臨床轉化。

4 血小板仿生藥物遞送系統在心血管疾病中的應用

4.1 動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化是一種慢性血管炎癥性疾病。當血管微環境改變時，血小板被快速激活，與內皮細胞和白細胞等相互作用，參與動脈粥樣硬化的發生與發展[19]。Song等[20]制備血小板膜包裹的PLGA納米顆粒用于治療動脈粥樣硬化，血小板膜的包裹可將載體靶向遞送至動脈粥樣硬化的斑塊部分。在膠原結合實驗和纖維蛋白結合實驗中，血小板膜包裹的PLGA納米顆粒的熒光強度分別是裸PLGA納米顆粒的8.34倍和9.61倍，說明其具有更好的黏附性，并更易在斑塊內聚集。最近，Ma等[21]設計了血小板膜包裹的聚丙烯酸-正辛胺(polyacrylic acid-n-octylamine，PAAO)膠束。血小板膜被證實有利于載體特異性靶向巨噬細胞衍生泡沫細胞，這是早期動脈粥樣硬化斑塊的標志和主要成分。因此，在治療動脈粥樣硬化領域，血小板膜包裹的納米顆粒可為研究人員提供新的思路和方向，具有廣闊的發展前景。

4.2 血栓

血栓形成是急性心肌梗死、腦梗死等多種致命性疾病的主要病因之一。然而，抗血栓藥物由于靶向性較低導致療效不佳，同時對凝血系統的不良反應可能增加出血風險。值得注意的是，血栓內含有大量纖維蛋白，是血小板血栓靶向的靶點之一。基于此，Wang等[22]構建了負載蚓激酶(lumbrukinase，LBK)的PLGA載體，并利用血小板膜包裹(PM-PLGA-LBK)，通過小鼠頸動脈血栓模型證實了由血小板膜導致的血栓親和力。此外，藥效結果顯示，與游離LBK相比，在相同劑量下，PM-PLGA-LBK展現出更優異的溶栓效果，并對凝血系統的不良反應小，降低了出血風險。最近，Zhao等[23]合成過氧化氫(H2O2)可降解聚合物香草醇-草酸共聚物(poly vanillyl alcohol-co-oxalate，PVAX)作為負載阿加曲班(argatroban，Arg)的納米核心，并在外層包裹血小板膜(PM-PVAX-Arg)。血小板膜具有血栓歸巢特性，使載體聚集于血栓部位。體內實驗證明，PM-PVAX-Arg能迅速靶向血栓形成的血管，顯著抑制氯化鐵誘導的小鼠頸動脈血栓形成。同時，載體能敏感響應血栓部位高濃度的H2O2，降解并釋放包封的藥物，同時通過氧化過程能夠清除環境中過表達的H2O2。以上結果表明，合理設計的基于血小板膜包裹的藥物遞送系統將為血栓治療提供充滿前景的治療平臺。

4.3 心肌缺血再灌注損傷

再灌注治療是利用溶栓藥物、外科治療或介入治療等手段疏通閉塞血管，使缺血組織恢復血液供應的一種治療方法。但當血管被阻斷一段時間(缺血)，然后恢復血液供應(再灌注)時，可能導致心肌缺血再灌注損傷[24]。

干細胞如心肌干細胞或基質細胞可通過旁分泌途徑分泌細胞因子，可緩解心肌細胞損傷。但由于干細胞的保存率和存活率低，保存困難，不利于應用[25]。為了解決這些問題，Su等[26]制備了血小板膜仿生的可激發納米細胞(platelet-inspired nanocell，PINC)，其核心是負載治療性心肌干細胞分泌組(stem cell secretome)的PLGA納米顆粒。PINC可利用血小板膜天然的梗死歸巢能力以及與受損心肌細胞上過表達的PGE2受體的相互作用，靶向損傷部位。體內實驗證明，靜脈注射PINC可緩解小鼠心臟重構，并增加循環心肌細胞。同時，研究者們發現，在冷凍保存3個月后，PINC仍能發揮作用，表明其具有良好的穩定性并更易保存。

除此之外，血小板膜可用于包裹對比劑，輔助超聲造影技術，可對心肌缺血再灌注損傷進行早期診斷。Xu等[27]設計了血小板膜包裹的多孔PLGA納米顆粒(PM-PLGA)，其中負載全氟丙烷。與紅細胞膜(red blood cell membrane，RM)包裹的載體(RM-PLGA)相比，PM-PLGA在體外對人臍靜脈內皮細胞和Ⅳ型膠原的黏附性顯著增強，在超聲成像方面表現出良好的可用于檢測的特性。綜上，血小板膜包裹的納米載體可多方面應用于心肌缺血再灌注損傷，包括其診斷與后續治療。

5 血小板仿生藥物遞送系統在細菌感染中的應用

抗生素的廣泛使用導致耐藥細菌的出現。以耐藥金黃色葡萄球菌為例，其可分泌α-毒素并破壞生物細胞膜。因此清除或中和其毒素可成為救治患者的一種策略。Kim等[28]制備了血小板膜包裹的PLGA納米顆粒作為誘餌，不僅可減少毒素導致的體內血小板損傷，從而維持血小板的抗菌活性；也可減少吞噬細胞受耐藥金黃色葡萄球菌的攻擊，從而產生更多活性氧和一氧化氮，使其更有效殺菌。除此之外，血小板膜與紅細胞膜融合而成的雜化膜可賦予載體更復雜的生物學功能而被深入研究，結果顯示，金黃色葡萄球菌分泌的毒素具有靶向紅細胞的傾向，而細菌自身可與血小板特異結合，雜化膜修飾的載體可同時靶向細菌并清除其分泌的毒素，從而更好地保護機體[29]。以上結果表明，血小板膜應用于抗感染領域值得更深入細致的探索。

6 血小板仿生藥物遞送系統在自身免疫性疾病中的應用

自身免疫性疾病是指自身抗原產生免疫反應卻損傷自身組織的一種免疫反應，如類風濕關節炎、免疫性血小板減少性紫癜等。而血小板膜對于這些疾病的治療可能具有潛在的應用。

類風濕關節炎的一般特征為手足小關節的對稱性以及侵襲性關節炎癥。He等[30]證實血小板膜包裹的PLGA納米顆粒在炎性滑膜組織具有明顯的蓄積，他們提出這可能由于血小板膜蛋白GPⅥ與Ⅳ型膠原的相互作用以及P-選擇素與滑膜組織中過表達的CD44結合有關。負載模型藥物FK506后，證實了該載體具有良好的應用前景。

免疫性血小板減少性紫癜大部分由于單核巨噬細胞系統免疫介導的致敏血小板過度破壞所致。Wei等[31]使用血小板膜包裹PLGA納米顆粒作為誘餌，可特異性中和模型動物體內的抗血小板抗體，使體內的血小板數量保持在正常水平，達到治療血小板減少性紫癜的目的。綜上所述，血小板仿生載體可作為治療多種自身免疫性疾病的有效平臺，其后續的轉化仍需要深入的探索。

7 展望

近年來，血小板仿生藥物遞送系統引起了研究者們的極大關注。內源性的血小板及血小板膜的修飾顯著改善了傳統合成藥物遞送系統生物相容性不足、半衰期較短和靶向性低等缺陷。這為仿生藥物載體的開發提供了新穎的設想并具有廣泛的應用前景。

目前，血小板仿生藥物遞送系統絕大部分研究聚焦于膜包被的納米載體。然而，盡管天然細胞膜包覆策略能夠優化納米給藥系統的體內分布和代謝過程，但其安全性和有效性仍受到有限的生物相容性和靶點選擇性不足的挑戰。例如，膜包覆納米顆粒可在肝、脾、肺等正常組織中因尺寸效應而積聚，尤其是在肝、脾、腎等組織中不連續的內皮屏障可達1 μm，血管內皮間隙較大，造成不可避免的毒性。同時，血小板所表達的能夠介導免疫逃逸及靶向病變部位的受體主要分布在血小板膜的外側，因此在制備過程中，如何確保血小板膜正確的包覆是另一重要的問題，否則在循環系統中，載體仍然易于被網狀內皮系統吞噬和清除。考慮到上述問題，本課題組開發了基于完整細胞“鬼影”的新型血小板膜仿生藥物遞送系統。在保留了血小板完整的微米級結構及膜表面蛋白的同時，去除了血小板中易于引起凝血相關反應的顆粒，并在空腔中包封納米級中空金納米粒用于乳腺癌的靶向治療。這種血小板“鬼影”復合載體與傳統的膜包覆仿生納米制劑相比，具有更強的腫瘤靶向性，并能通過微米級的尺寸效應，限制中空金納米粒在正常組織中的蓄積，提高了安全性，這種探索也有望推廣至其他復合藥物遞送系統的構建。

此外，如何將血小板仿生藥物遞送系統應用于臨床以服務患者，仍然面臨較大的挑戰。目前血小板仿生藥物遞送系統還處于臨床前的研究中，血小板來源、個體化差異、工業化生產困難、血小板易于被激活及工藝穩定性較差等問題亟待解決。如何更好地開發和應用血小板仿生藥物遞送系統還需更深入地探究。