納米載藥體系在腫瘤耐藥治療中的應用研究進展

張新雨，馮亞嬋，張皓杰，杜 朝，郭學玲，王英澤

(河北科技大學食品與生物學院，河北石家莊 050018)

據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)統(tǒng)計，全球人口死亡原因中癌癥死亡人數(shù)約占90%，而癌癥死亡原因的50%～60%為腫瘤多藥耐藥(multidrug resistance,MDR)所致，且人數(shù)呈逐年增加的趨勢[1]。據(jù)研究報道，針對腫瘤的常規(guī)治療方法——化療雖已取得了長足的進步，然而由于缺乏靶向性和有限的生物利用率，化療的療效在臨床上仍然面臨嚴峻挑戰(zhàn)。更重要的是，長期服用化療藥物可導致腫瘤產(chǎn)生MDR，且可增強其他各種細胞毒性藥物的反應閾值，對隨后使用的各種細胞毒性藥物反應無效[2-3]。因此，腫瘤耐藥是大多數(shù)腫瘤治療的主要障礙。MDR是一種高度異質(zhì)性疾病狀態(tài)，當腫瘤細胞對一種抗癌藥物產(chǎn)生耐藥性，就會對一系列具有不同結(jié)構(gòu)或作用機制的藥物產(chǎn)生交叉耐藥性，這是腫瘤患者發(fā)生復發(fā)轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因素[4-5]，因此，運用藥物靶向治療策略克服腫瘤耐藥性，對提高臨床療效、進而降低患者復發(fā)率顯得非常重要。

筆者從腫瘤耐藥機制出發(fā)，對納米載藥體系在逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥方面的研究現(xiàn)狀進行綜述，介紹腫瘤耐藥相關(guān)的分子機制，例如ABC轉(zhuǎn)運蛋白家族、酶系統(tǒng)介導的多藥耐藥等，指出納米載體的尺寸效應及易修飾等特點可用于設(shè)計和構(gòu)建納米載藥體系，闡明納米載藥體系在增強化療藥物的溶解度、增加給藥靶向性、降低給藥毒性等方面的應用，重點介紹其在逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥方面的技術(shù)優(yōu)勢及研究進展。

1 腫瘤耐藥機制

腫瘤耐藥是限制腫瘤治療效果及術(shù)后恢復的主要原因。化療期間腫瘤細胞的多藥耐藥可能與多種因素有關(guān)，諸如藥物攝入量的減少或外排量的增加，遺傳因素(基因突變、擴增或表觀遺傳變化)，凋亡通路阻斷，外源性物質(zhì)代謝增強，腫瘤微環(huán)境變化等(見圖1)。

圖1 腫瘤耐藥機制[6-7]Fig.1 Mechanisms of tumor drug resistance[6-7]

這些機制中的每一種都有可能導致藥物治療效果的降低[6]。因此，從分子機制層面上，探究逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥的分子標志物以及分子靶點是腫瘤治療的研究重點[7](見表1)。ABCG2 同樣在多種惡性腫瘤中高表達，HUO等[8]通過構(gòu)建polyMAG-ABCG2-siRNA磁性納米顆粒降低腫瘤細胞中ABCG2的表達，從而增加乳腺癌耐藥細胞對阿霉素(DOX)的敏感性。

表1 腫瘤耐藥機制

1.1 ABC轉(zhuǎn)運蛋白家族介導的多藥耐藥

ABC轉(zhuǎn)運蛋白作為細胞膜上磷脂、親脂性藥物、膽固醇和其他小分子的轉(zhuǎn)運蛋白，主要負責調(diào)控各種化合物的分布、吸收和外排。ABC轉(zhuǎn)運蛋白可以分為7個亞型，在腫瘤細胞中參與耐藥的主要包括：P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp/ MDR-1，也稱ABCB1) ，多藥耐藥蛋白(multidrug resistance related protein，MRP-1，也稱ABCC1) ，乳腺癌耐藥蛋白(breast cancerresistance protein，BCRP，也稱 ABCG2)[9]。研究發(fā)現(xiàn)，這些蛋白在多種腫瘤耐藥細胞中高表達，ABC轉(zhuǎn)運蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域與藥物結(jié)合后，ATP結(jié)構(gòu)域活化水解并釋放能量，同時在 Mg2+的作用下 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白的形態(tài)也被改變，藥物發(fā)生細胞毒作用前即被轉(zhuǎn)移至腫瘤細胞外，可降低細胞內(nèi)藥物濃度，導致耐藥性的產(chǎn)生。ROBEY等[10]和姚血明等[11]研究闡述了ABC轉(zhuǎn)運蛋白超家族主要包括P-gp，ABCG2等。在臨床上，P-gp在癌干細胞、實體瘤、血液瘤中均有發(fā)現(xiàn)。SUI等[12]研究表明腫瘤細胞膜P-gp的過表達是腫瘤耐藥的主要機制，并構(gòu)建了PAMAM-DOX -siMDR-1/siP-gp納米復合物，通過下調(diào)MDR-1/P-gp 增加了DOX的藥物敏感性，進而誘導腫瘤細胞凋亡。WATT等[13]發(fā)現(xiàn)，拉帕替尼通過對ABC轉(zhuǎn)運蛋白MDR-1和BCRP的抑制從而減弱EGFR/HER2信號轉(zhuǎn)導，進而提高乳腺癌MCF-7細胞對DOX的敏感性，增加DOX在腫瘤細胞內(nèi)的積累。P-gp可以利用水解ATP時釋放的能量，順濃度梯度，將帶有正電荷的疏水親脂性的藥物釋放到細胞外，導致細胞內(nèi)藥物濃度低于細胞外，從而減少化療藥物對特定部位的滲透。在多種化療藥物的研究中發(fā)現(xiàn)，腫瘤細胞中P-gp的過度表達與紫杉醇、奧拉帕利和長春花堿等耐藥性的增強存在顯著關(guān)聯(lián)性[12-16]。HUANG等[17]也闡明納米粒子釋放到細胞質(zhì)中的藥物易受P-gp介導的外排。因此，藥物外排的增加被認為是癌細胞對化療藥物產(chǎn)生耐藥性的關(guān)鍵機制之一。

1.2 酶系統(tǒng)介導的多藥耐藥

酶系統(tǒng)介導的耐藥也是造成腫瘤耐藥機制之一，其中主要涉及到3種酶。①谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶，研究表明其催化GSH與各種親電子的化療藥物結(jié)合，使其水溶性增加，藥物分解加快、毒性減弱，或通過抑制 RAS-MAPK 通路活化蛋白激酶間接增強藥物耐藥性。LEE等[18]發(fā)現(xiàn)，非極性化合物6-[(7-硝基-2,1,3-苯并惡二唑-4-基硫代)]己醇(NBDHEX)，是谷胱甘肽 S-轉(zhuǎn)移酶 (GST) 的抑制劑。此外，MRP1 輸出泵能夠輸送疏水陰離子，包括與谷胱甘肽(glutathione，GSH)、葡糖苷酸和硫酸鹽結(jié)合的藥物甚至未經(jīng)修飾的抗癌劑。NBDHEX可以與還原型谷胱甘肽相結(jié)合，在 GST活性位點形成穩(wěn)定的復合物。因此，通過NBDHEX 和 GSH 之間的陰離子加合物作為 MRP1 轉(zhuǎn)運蛋白的底物，使NBDHEX與GSH復合物從細胞中排出，導致細胞內(nèi)藥物濃度降低從而產(chǎn)生了耐藥性。②拓撲異構(gòu)酶Ⅱ，研究表明其通過形成藥物-Topo-DNA 復合物，從而抑制 Topo 的表達或磷酸化水平的升高，使酶含量減少、活性減弱，從而導致藥物作用靶點減少，產(chǎn)生耐藥。③Ca2 +依賴性蛋白激酶體系，如MAPK，PKC等，PKC廣泛分布于各種組織細胞，介導信號轉(zhuǎn)導并調(diào)控基因表達，與腫瘤發(fā)生和耐藥相關(guān)。

1.3 凋亡調(diào)控介導的多藥耐藥

在腫瘤凋亡途徑中，突變型p53基因、Bcl-2/neu，NF-κB、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)等影響因素的變化都會使腫瘤細胞對藥物的敏感性下降，從而抑制腫瘤細胞的凋亡，引起腫瘤產(chǎn)生耐藥性。BERTRAM等[19]利用維奈妥拉(Venetoclax)或依魯替尼(Ibrutinib)單一給藥和聯(lián)合給藥抑制抗凋亡蛋白Bcl-2和酪氨酸激酶BTK，能在體外有效地殺死DLBCL細胞。結(jié)果顯示，聯(lián)合治療的效果優(yōu)于單藥治療，且聯(lián)合治療能有效克服細胞的獲得性耐藥，這一現(xiàn)象可能與降低Bcl-2家族成員Bcl-X和Bcl-2A1的表達有關(guān)。

1.4 DNA損傷修復能力增強介導的多藥耐藥

對多種抗癌藥物產(chǎn)生耐藥性的另一種可能性是腫瘤細胞修復DNA損傷能力的增強。臨床使用化療藥物如順鉑、DOX等均可對DNA造成損傷，導致抑制腫瘤細胞增殖或促進凋亡，起到良好的治療效果，但DNA反復損傷可誘導DNA修復系統(tǒng)活性異常活躍，導致腫瘤細胞中酶蛋白的合成增加，使腫瘤藥物作用減弱，從而產(chǎn)生耐藥性。DNA的修復途徑主要有：核苷酸切除修復、堿基切除修復、錯配修復、雙鍵斷裂修復。其中參與核苷酸切除修復(NER)途徑的DNA修復內(nèi)切酶XPF和DNA切除修復蛋白ERCC1，對于有效修復交聯(lián)劑和鉑基試劑誘導的DNA損傷至關(guān)重要[20]。XPF和ERCC1蛋白的過度表達與癌細胞順鉑耐藥性的增強之間存在顯著相關(guān)性[21]。DNA錯配修復途徑的降低也可以導致耐藥性的增加，在多種腫瘤中發(fā)現(xiàn)，hMLH1基因啟動子的高甲基化導致參與錯配修復途徑的MLH1蛋白表達降低。5-氟-2-脫氧胞苷和胞苷類似物地西他濱可以逆轉(zhuǎn)這種高甲基化，并通過恢復錯配修復功能增加細胞對順鉑的敏感性[22-23]。DNA雙鏈斷裂修復也同樣影響腫瘤細胞對化療藥的耐藥性，研究發(fā)現(xiàn)，RAD51是一種負責DNA 雙鏈斷裂修復的蛋白，在多發(fā)性骨髓瘤細胞中發(fā)現(xiàn)RAD51過度表達。此外，體內(nèi)RAD51的高表達與化療耐藥性和患者存活率低有關(guān)。化合物B02可中斷RAD51與單鏈DNA的結(jié)合，從而提高腫瘤細胞對多種DNA損傷劑的敏感性，如鹽酸DOX[24]。

1.5 低氧誘導因子-1α介導的多藥耐藥

缺氧是實體瘤的一個重要特征，腫瘤細胞因快速增殖而長期處于低氧的環(huán)境中，發(fā)生血管異常或產(chǎn)生抗癌藥物阻斷劑如熱休克蛋白、蛋白酶等，導致抗癌藥物難以在低氧處發(fā)揮作用[25]，因此，低氧誘導因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)在腫瘤耐藥機制中的作用也越來越受到關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)[26]，HIF-1α可以顯著增加ABC轉(zhuǎn)運蛋白(MDR1，MRP1，BCRP)的表達，從而誘導細胞耐藥性的產(chǎn)生。另外，從乳腺癌中發(fā)現(xiàn)，HIF-1α可以通過介導腫瘤細胞自噬，增強MCF7細胞對他莫昔芬的耐藥性[27]。通過靶向HIF-1α介導的信號轉(zhuǎn)導可以逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞耐藥。XU等[28]研究發(fā)現(xiàn)，在低氧條件下，miR-338-5p在大腸癌細胞過表達，并直接靶向調(diào)控白介素-6 (Interleukin-6，IL-6)和 HIF-1α的表達，采用HIF-1α抑制劑PX-478可以抑制體內(nèi)HIF-1α/miR-338-5p/IL-6反饋環(huán)而增強大腸癌對奧沙利鉑(OXA)的敏感性。LIU等[29]發(fā)現(xiàn)通過抑制HIF-1α可以下調(diào)MDR1/P-gp的表達，從而逆轉(zhuǎn)結(jié)直腸癌細胞對DOX、長春新堿、5-氟尿嘧啶和伊立替康的耐藥性。

總之，ABC轉(zhuǎn)運蛋白家族、酶系統(tǒng)、細胞凋亡、DNA損傷修復和HIF-1α等的結(jié)構(gòu)或功能的改變與腫瘤多藥耐藥機制密切相關(guān)。與腫瘤耐藥相關(guān)的重要分子機制已被廣泛研究，包括ABC轉(zhuǎn)運蛋白超家族、體內(nèi)酶系統(tǒng) 、細胞凋亡、自噬、胚胎干細胞等可導致藥物外排增加、解毒機制增強、DNA修復故障、細胞死亡抑制。受基因和信號調(diào)控通路相互影響，這些機制從某一方面并不能清楚地解釋腫瘤的多藥耐藥機制，隨著對轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組研究的進一步推進，可從多維度解釋多藥耐藥的調(diào)控機制，為臨床逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥性的研究提供參考。

2 納米載藥體系簡介及應用

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1～100 nm)或以此為基本單元構(gòu)成的材料。隨著科技的發(fā)展，納米載藥體系在腫瘤治療中得到廣泛的應用。

2.1 納米載體的種類

納米粒載藥能夠調(diào)節(jié)釋藥的速度并且改變藥物在體內(nèi)的分布；納米乳藥物載體可以提高難溶性藥物的溶解度，并且提高藥物的生物利用度；磁性納米載體可以減少藥物的毒副作用，增強藥物特定的靶向性。趙文萃等[30]研究表明磁性納米顆粒可在交變磁場作用下靶向釋藥，順磁性或超順磁性納米氧化鐵顆粒還能夠產(chǎn)熱，提升腫瘤細胞溫度并殺死腫瘤細胞。目前常使用的納米顆粒載體包括脂質(zhì)體、固體脂類、聚合物、介孔二氧化硅以及無機納米顆粒(見圖2)。

圖2 納米顆粒種類[30-33]Fig.2 Types of nanoparticles[30-33]

1)脂質(zhì)體 是一種可生物降解的納米顆粒，由兩性磷脂雙分子層構(gòu)成，通過胞飲和內(nèi)吞作用將包裹的藥物釋放到細胞內(nèi)。使用脂質(zhì)體釋放藥物可以提高藥物的代謝和藥效。SAHA等[31]研究表明，激酶抑制劑與合理選擇的脂質(zhì)支架結(jié)合，能有效逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥，從而提高抗癌效果。

2)固體脂類納米顆粒 因其疏水核心被磷脂單分子層覆蓋，所以比脂質(zhì)體更加穩(wěn)定，且毒性小于聚合物和介孔二氧化硅納米顆粒。XU 等[32]研究發(fā)現(xiàn)，紫杉醇固體脂類納米復合物(PTX-SLNs)在MCF7/ADR中表現(xiàn)出明顯的抗腫瘤活性，這種逆轉(zhuǎn)可能通過固體脂類納米顆粒SLNs在MDR細胞中逃避外排泵的攝取，也可能是由于SLNs在MDR細胞中使用了不同的內(nèi)吞途徑。

3)聚合物納米顆粒 可以組裝成納米微球或納米膠囊并通過表面修飾等對反應進行調(diào)整和控制，如促進生物分布、藥代動力學控制、藥物包覆等。

4)介孔二氧化硅納米顆粒 可以為轉(zhuǎn)載的藥物提供物理屏障，防止藥物變性或降解，宜運送大量藥物并可通過構(gòu)建多種條件來精確調(diào)控藥物靶向釋放。WESCH等[33]研究發(fā)現(xiàn)，miR-375與中空介孔二氧化硅納米顆粒(HMSN)的協(xié)同作用導致肝癌細胞對DOX的攝取顯著增加，并阻止了肝癌細胞的生長。

5)無機納米顆粒 包括由金屬、金屬氧化物和金屬硫化物制備的一系列產(chǎn)品。無機納米顆粒表面結(jié)構(gòu)易于修飾改造，可有效克服網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)對藥物輸送的障礙，且在大多數(shù)溫度和pH值條件下都比較適用。最新的文獻報道描述了金納米棒和納米多孔載體的使用，這些載體集成了一個天然光路，可在約650 nm處進行光激活，從而將載體藥物有效地釋放到細胞中，通過納米光子機制誘導耐藥乳腺癌細胞死亡[33]。

2.2 納米載藥體系在腫瘤治療中的應用

目前納米載藥體系在腫瘤治療中的應用主要包括光熱治療、光動力治療、聲動力治療以及免疫治療。治療性的納米顆粒通過減少藥物在正常組織中的聚集，提高藥物在病理部位的積累和釋放，以提高腫瘤的治療效果，降低副作用。

2.2.1 光熱治療

與正常組織相比，腫瘤細胞對高熱敏感，大部分腫瘤細胞都有一個致死溫度的臨界點為42.5～43.0 ℃，以此溫度處理腫瘤細胞可以增加其細胞膜的通透性。通過納米技術(shù)將具有高光熱轉(zhuǎn)換率的新型材料聚集到腫瘤細胞周圍，經(jīng)外部光源的照射，通過熱能殺死腫瘤細胞。趙文萃等[30]研究表明，熱療可以促使納米顆粒進入細胞，提升細胞內(nèi)藥物的富集率。ZHANG等[34]研究證實基于氧化鐵納米技術(shù)通過光熱治療手段，將光能轉(zhuǎn)換為熱能，大幅度提升腫瘤部位的溫度，增強了DOX對腫瘤細胞的殺傷力。

2.2.2 光動力學治療

光動力治療(photodynamic therapy，PDT)是利用光照射并激活光敏藥物在腫瘤組織的聚集，產(chǎn)生活性氧分子誘導腫瘤細胞凋亡、壞死或自噬，從而達到治療腫瘤的一種方式。目前，光動力治療已經(jīng)被各國批準用于部分淺層腫瘤，包括皮膚腫瘤、肺部腫瘤、婦科腫瘤等，并在臨床中取得了良好的治療效果。郭璐[35]研究發(fā)現(xiàn)，選擇吸收光譜位于綠光區(qū)域的半導體聚合物PFDTBT、匹配的光敏劑分子二氫卟吩e6(Chlorin e6,Ce6)和光開關(guān)分子 BTE，在激發(fā)光源照射條件下能顯著發(fā)揮光動力學治療的效果(ON)，在非激發(fā)光源照射條件下不能發(fā)揮光動力學治療的效果(OFF)，從而達到消融腫瘤組織并減少光過敏反應的目的。

2.2.3 聲動力學治療

由光動力學治療發(fā)展而來的聲動力學療法(sonodynamictherapy,SDT)是一種采用聲敏劑和超聲的協(xié)同效應殺傷腫瘤細胞的治療方式，其在軟組織中的穿透深度可達10 cm，具有低毒、靶向、無創(chuàng)等優(yōu)點。納米載藥體系的快速發(fā)展為聲敏劑的修飾、遞送以及提升SDT效果帶來新的契機。例如二氧化鈦納米顆粒、金納米顆粒、石墨烯及富勒烯等已被證明可有效提升SDT的效果[36]。此外，為了改善現(xiàn)有聲敏劑的治療效果，科研工作者常將SDT與其他治療方法聯(lián)用，從而增加聲敏劑的空化作用，改善腫瘤缺氧微環(huán)境，利用外源激光或超聲波刺激以及腫瘤組織自身特殊的微環(huán)境實現(xiàn)控制藥物釋放，達到較好的腫瘤治療效果。例如，ZHANG 等[37]利用硫酸軟骨素(CS)、產(chǎn)生活性氧(ROS)的聲敏劑大黃酸(Rh)和全氟碳(PFC)構(gòu)建的新型CD44受體靶向氧化還原/超聲響應載氧納米平臺可以促進全身免疫，并容納多種疏水性藥物，以增強化學SDT對B16F10黑色素瘤細胞的治療效果。

2.2.4 免疫治療

腫瘤的免疫治療以靶向人體的免疫系統(tǒng)，通過激活或調(diào)動人體免疫系統(tǒng)功能從而增強機體的免疫力，依靠自身的免疫系統(tǒng)殺傷腫瘤細胞。目前，將納米技術(shù)與免疫療法相結(jié)合的研究層出不窮。有研究表明，細胞膜包被的仿生納米顆粒可以避免被機體免疫系統(tǒng)清除，從而最大程度地集聚在腫瘤細胞中，具有良好的腫瘤治療效果。CHEN等[38]使用紅細胞膜包被聚乳酸-乙醇酸 (polylactic acid-glycolic acid,PLGA)納米粒子，PLGA外層的紅細胞膜蛋白提高了生物相容性并延長其在血液循環(huán)中的時間，同時納米顆粒還可以聯(lián)合SDT起到腫瘤免疫治療的效果。例如，SI等[39]報道采用一種相變納米顆粒(LIP-PFH)能在體內(nèi)外抑制4T1細胞的增殖并促進其凋亡，導致腫瘤組織中CD4+和CD8+T細胞亞群顯著增加，同時CD8+PD-1+T細胞減少，表明納米顆粒介導SDT處理的乳腺癌細胞的抗腫瘤免疫應答作用效果增強。

綜上所述，納米載藥體系包括脂質(zhì)體、固體脂類、聚合物、介孔二氧化硅以及無機納米顆粒等多種形式，以克服網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)對藥物的輸送障礙的優(yōu)勢，結(jié)合光熱、光動力、聲動力、免疫等方式對腫瘤進行治療，達到靶向、無創(chuàng)、低毒等更高效的治療效果。

3 納米載藥體系在腫瘤耐藥治療中的應用

在腫瘤治療中，納米技術(shù)作為新興的治療手段，可改善藥代動力學，實現(xiàn)靶向給藥，并減少毒副作用。納米顆粒作為一種外源性物質(zhì)，在體內(nèi)運輸?shù)母鱾€階段都會遇到各種不同的阻礙，經(jīng)靜脈注射進入血液后，血漿中的各種蛋白質(zhì)被吸附到納米顆粒表面并進行標記，網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)和單核巨噬細胞會識別被標記的納米顆粒并清除，甚至會形成血管栓塞或器官梗塞，可以通過改變納米顆粒的本身特性如穩(wěn)定性、表面電荷、表面功能團等，改善納米顆粒在體內(nèi)的循環(huán)能力，增加藥物的聚集度和靶向性，最終實現(xiàn)逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥性。

通過對納米載藥體系的理性設(shè)計，可增大藥物的溶解度，提升體系穩(wěn)定性，增加靶向性能，增加成像診斷性能、水溶性、生物相容性等。通常情況下，智能化可控釋放納米載藥體系能夠?qū)H/聲光熱等刺激作出響應，在藥物遞送中表現(xiàn)出極具競爭力的應用前景。ALVAREZ-ARENAS等[40]研究表明，金屬釓內(nèi)包富勒烯Gd@C82(OH)22納米顆粒通過促進藥物內(nèi)吞并調(diào)控腫瘤血管新生因子的表達，增強藥物對腫瘤的殺傷力甚至可以逆轉(zhuǎn)腫瘤的多藥耐藥現(xiàn)象。ROBLES-ESPINOZA[41]研究表明，納米顆粒可以進行不同尺寸、多種表面修飾、不同形狀、多種載荷方式的設(shè)計，具有光、熱、聲等多種刺激觸發(fā)藥物的釋放方式。

3.1 納米載藥體系克服腫瘤耐藥的治療策略

3.1.1 增加藥物在細胞內(nèi)的聚集濃度

納米顆粒黏附于腫瘤細胞膜上，造成局部濃度過高，產(chǎn)生濃度梯度，有利于藥物從胞外向胞內(nèi)擴散，增加細胞內(nèi)藥物濃度，起到逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥的效果。納米顆粒通過內(nèi)吞作用直接進入細胞，避開了細胞膜上膜蛋白的攔截作用，同時可以對各種納米顆粒表面進行修飾，減少P-gp的攔截，使進入細胞內(nèi)的藥物濃度增加。

3.1.2 增加化療藥物的溶解性

維拉帕米、環(huán)孢素A、奎尼丁和他莫昔芬等化合藥物具有很好的腫瘤治療效果，但均具有極高的疏水性和難溶性，導致生物利用率降低。利用納米載藥體系，可以明顯增加藥物溶解度并保護藥物生物活性。LI等[42]研究闡明與傳統(tǒng)化療藥物相比，納米載藥體系可逃避免疫系統(tǒng)攻擊，延長藥物半衰期，提高藥物利用率，且具有更高的靶向性和緩釋性，從而實現(xiàn)腫瘤逆轉(zhuǎn)耐藥。ELSHIMALI等[43]研究應用PEO-PCL聯(lián)合紫杉醇和他莫昔芬納米藥物處理多藥耐藥細胞株SKOV3TR，結(jié)果表明，腫瘤細胞中紫杉醇和他莫昔芬的藥物濃度增加，且降低了紫杉醇的治療劑量閾值。納米載藥體系提高難溶性藥物溶出及生物利用度主要是基于其納米尺寸效應，主要包括提高藥物的溶解度、提高藥物的溶出速度、生物黏附效應以增加胃腸滯留時間及多種吸收機制并存。

3.1.3 減弱腫瘤細胞對化療藥物的解毒作用

將納米顆粒與藥物偶聯(lián)，將藥物直接靶向腫瘤細胞核內(nèi)，減少腫瘤細胞組織中高表達的谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶對化療藥物活性的降低作用，減弱解毒作用，從而達到逆轉(zhuǎn)耐藥。PAN等[44]通過將 TAT 肽綴合到介孔二氧化硅納米粒子 (MSNs-TAT) 表面構(gòu)建的活性核靶向藥物遞送系統(tǒng)，有效逆轉(zhuǎn)了癌細胞的多藥耐藥性。 TAT 肽的結(jié)合促進了 MSNs-TAT 的核內(nèi)定位和封裝藥物直接在核質(zhì)內(nèi)的釋放。結(jié)果表明，在多藥耐藥的 MCF-7/ADR 癌細胞中，DOX-MSNs-TAT載藥體系能顯著提高癌細胞內(nèi)和核內(nèi)阿霉素(DOX)的濃度，可顯著逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞的耐藥性。

3.1.4 通過抑制HIF-1的表達逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥

關(guān)于納米載藥體系在缺氧治療中的應用也有廣泛研究。沉默HIF-1α基因是抑制缺氧環(huán)境的方法之一。MENG等[45]研究了對活性氧(reactive oxygen species，ROS)響應的納米平臺對增加腫瘤的氧化和抑制HIF-1功能。基于二氧化錳的納米材料將HIF-1α抑制劑和其他親水性陽離子藥物輸送到腫瘤部位，在與腫瘤組織內(nèi)過度表達的過氧化氫反應后，Mn2+和氧分子分別被釋放，抑制HIF-1功能，明顯減少腫瘤侵襲相關(guān)的信號分子的表達，以降低惡性轉(zhuǎn)移的風險。除了直接抑制HIF-1的功能外，通過間接抑制HIF-1信號轉(zhuǎn)導通路是另外一種策略。熱休克蛋白90(HSP90)是HIF-1轉(zhuǎn)錄活性所必需的，抑制HSP90也可以下調(diào)HIF-1α的表達。PI3K/Akt/mTOR途徑可以調(diào)節(jié)HIF-1α的表達，并且對該途徑的抑制可下調(diào)HIF-1α的表達，從而增強MDR細胞對癌癥治療的敏感性[46]。

3.1.5 通過靶向凋亡克服腫瘤耐藥

納米載藥體系通過遞送Bcl-2和化療藥物靶向腫瘤細胞是克服腫瘤耐藥性的替代方法。除了抑制抗凋亡部分外，納米顆粒遞送促凋亡化合物的活化也可用于對抗凋亡途徑介導的耐藥性。神經(jīng)酰胺能夠通過調(diào)節(jié)替代的pre-mRNA剪接來恢復野生型p53蛋白(一種重要的腫瘤抑制因子)的表達。在此過程中，納米載藥體系提供了一個更有效的平臺，將神經(jīng)酰胺遞送到攜帶p53錯義突變的癌細胞中[47]。此外，一些基于納米顆粒的藥物遞送系統(tǒng)通過抑制外排泵以及促進細胞凋亡來發(fā)揮作用。樊鳳陽[48]將細胞凋亡誘導藥物ATRA負載在經(jīng)修飾的納米金剛石表面，得到了DND-ATRA納米復合物的藥物微團體，F(xiàn)ACS 檢測結(jié)果顯示DND-ATRA納米復合物誘導HL 60細胞凋亡率比單獨使用ATRA提高了35%。

3.2 納米載藥體系表征優(yōu)化提高生物相容性的治療策略

較小的納米顆粒能快速通過腎臟排泄掉，較大的納米顆粒會被內(nèi)皮網(wǎng)狀系統(tǒng)清除。一般來說，粒徑越小，越容易逃避內(nèi)皮網(wǎng)狀系統(tǒng)的清除，在體內(nèi)循環(huán)時間越長。同時，納米顆粒的形狀對其在體內(nèi)聚集程度和循環(huán)時間也有一定的影響，球形納米顆粒更容易被巨噬細胞吞噬，纖維狀納米顆粒具有更長的循環(huán)時間。此外，負電荷的納米顆粒易被網(wǎng)狀內(nèi)皮細胞清除，正電荷的納米顆粒易被肺、肝臟和脾臟中的巨噬細胞清除。楊建苗等[49]研究表明，納米藥物體系通過大小、形狀、親/疏水性、電荷等修飾被廣泛應用于光動力學治療、光熱治療、免疫治療中抑制腫瘤耐藥。SCHLACHER[50]研究表明，電荷影響納米顆粒的靶向功能使其易被巨噬細胞吞噬，導致腫瘤部位化療藥物含量降低。為了穩(wěn)定納米載藥體系的帶電性，常見的修飾方式有結(jié)合糖脂、肽段、小分子、低聚糖、抗體、細胞膜(白細胞、腫瘤細胞和紅細胞)、葉酸、半胱氨酸、谷胱甘肽等，其中高分子聚合物聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)是一種具有強親水能力的聚合物，用PEG對納米顆粒進行修飾，可以顯著降低納米藥物與血清蛋白的結(jié)合，降低免疫原性，減少被巨噬細胞的吞噬，延長循環(huán)時間，保持靶向性和穩(wěn)定性。

綜上所述，對納米載藥體系的理性設(shè)計，可增大藥物溶解度，提升體系穩(wěn)定性，增加藥物在腫瘤細胞內(nèi)的濃度，減弱腫瘤細胞的解毒作用，增加藥物靶向性、水溶性、生物相容性，從而達到逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥性的目的。隨著對耐藥機制的深入研究，可以從耐藥機制出發(fā)，對納米載藥體系進行針對性設(shè)計，拓寬逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥的方式。與此同時，納米載藥體系是否會引起進一步耐藥性、生物安全性等問題仍值得進一步探究。

4 研究展望

腫瘤以及腫瘤耐藥的發(fā)生是由多種因素相互作用所致的[51]，目前，逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥的手段主要有利用納米載藥系統(tǒng)如納米顆粒、聚合物膠束和脂質(zhì)體等來抵抗腫瘤細胞對藥物的外排；利用納米載藥系統(tǒng)聯(lián)合多種抗癌藥如紫杉醇、順鉑和姜黃素等提高藥物的溶解度；利用納米載藥系統(tǒng)自身的物理和化學性質(zhì)，通過改變其尺寸、密度、電荷、表面修飾，從而影響藥代動力學。納米材料逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥的研究為腫瘤的治療提供了新的思路，也為臨床攻克患者多藥耐藥的難題提供了有力支撐。

近年來，通過對納米載藥系統(tǒng)設(shè)計和修飾達到增強靶向性、緩釋、控釋和降低給藥毒性的效果，提高腫瘤細胞內(nèi)藥物聚集的研究不斷深入。但在應用過程中仍需解決以下幾個問題。

1)通過對納米載藥系統(tǒng)的設(shè)計和修飾提高細胞內(nèi)藥物濃度進行逆轉(zhuǎn)耐藥，是否會因為濃度的升高進一步引起腫瘤細胞的耐藥還尚未可知。

2)對納米載藥系統(tǒng)的生物安全性仍需要進一步探究。如何優(yōu)化納米載藥系統(tǒng)，使其更適合于人體，如何避免或降低可能出現(xiàn)的毒副反應，以及納米顆粒的降解排泄等問題還需要全面探究。

3)納米載藥系統(tǒng)逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥的方法仍有待創(chuàng)新，結(jié)合免疫學、光動力學、聲動力學等多種方法，提高納米載藥體系逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥的效率是后繼研究的重點。

對上述問題的深入研究將為臨床解決腫瘤治療的難題提供新的依據(jù)和策略。