刺激響應(yīng)性聚合物納米藥物用于高效靶向腫瘤治療.pdf

1、脂質(zhì)體阿霉素(Doxil?)于1995年被美國食品與藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)上市用于HIV相關(guān)的卡波濟(jì)肉瘤、卵巢癌和多發(fā)性骨髓瘤的治療，成為首個(gè)被FDA批準(zhǔn)的納米藥物。自從第一個(gè)聚合物膠束納米藥物Genexol-PM?(載紫杉醇的聚乙二醇-聚丙交酯膠束)在韓國被批準(zhǔn)用于乳腺癌、肺癌和卵巢癌的治療以來，研究者們推動了越來越多的聚合物納米藥物如NC-6004、NK-911和BIND-014等進(jìn)行臨床試驗(yàn)，并取得了階段性成果。臨床試驗(yàn)結(jié)果表明

2、，納米載體不但可增溶抗癌藥物、延長藥物的血液循環(huán)半衰期，還可降低藥物免疫原性、改善藥物的體內(nèi)分布、提高藥物的治療效果。然而，納米藥物還受到許多的挑戰(zhàn)：(i)經(jīng)靜脈注射后，納米藥物因在血液中大量稀釋及與血液中蛋白相互作用等發(fā)生解離或聚集，導(dǎo)致藥物過早釋放，造成腫瘤靶向性降低、療效降低；(ii)納米載體外層的PEG或葡聚糖等親水殼的屏蔽作用使其在腫瘤細(xì)胞的內(nèi)吞量減少；或(iii)進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后，納米藥物在細(xì)胞內(nèi)的藥物釋放緩慢/不完全，導(dǎo)致藥

3、物濃度過低等。論文第一章對納米藥物腫瘤治療的研究現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及腫瘤治療中理想納米載體的設(shè)計(jì)原則和最新進(jìn)展進(jìn)行了綜述。
　　為了得到腫瘤治療效果優(yōu)異、無/小毒副作用的納米藥物，本文各個(gè)章節(jié)分別針對以上的一個(gè)或多個(gè)問題來設(shè)計(jì)解決方案。眾所周知，細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中谷胱甘肽的濃度為2-10 mM，遠(yuǎn)高于體液和正常細(xì)胞外基質(zhì)的濃度(2-20?M)，且其在腫瘤組織中的濃度比正常組織至少高4倍。因此，為了促進(jìn)腫瘤細(xì)胞內(nèi)吞和細(xì)胞內(nèi)藥物的快速釋放，本

4、論文第二章設(shè)計(jì)和制備了表面偶聯(lián)半乳糖(Gal)、還原敏感殼可摒棄的聚乙二醇-SS-聚己內(nèi)酯(Gal-PEG-SS-PCL)生物可降解聚合物膠束納米藥物，用于主動靶向肝癌細(xì)胞和癌細(xì)胞內(nèi)阿霉素(DOX)的快速釋放。聚合物自組裝得到的膠束納米藥物粒徑很小(約58納米)，且具有明顯的還原敏感性，在脫唾液酸糖蛋白受體(ASGP-R)過表達(dá)的肝癌細(xì)胞HepG2中體現(xiàn)了顯著的靶向性和增強(qiáng)的抗腫瘤活性。
　　據(jù)報(bào)道，約85％的癌癥源于慢性炎癥刺激

5、，炎癥細(xì)胞產(chǎn)生的多種細(xì)胞因子、活性氧等導(dǎo)致細(xì)胞反復(fù)壞死、再生、惡化而形成腫瘤并不斷發(fā)展，故大部分腫瘤都伴隨有炎癥。為了拓展還原敏感、殼可摒棄的腫瘤靶向膠束納米藥物的應(yīng)用，第三章設(shè)計(jì)合成了炎癥靶向、還原敏感殼可摒棄的樹枝狀聚甘油硫酸鹽-SS-PCL(dPGS-SS-PCL)的生物可降解膠束納米藥物用于炎癥相關(guān)的腫瘤靶向藥物運(yùn)載、細(xì)胞內(nèi)快速釋放和高效治療。其中，dPGS分子在體內(nèi)外均無毒、含有許多陰離子，對L-選擇素具有高結(jié)合能力，因而具有

6、高抗炎癥能力。dPGS-SS-PCL自組裝得到的納米藥物粒徑為65納米，具有明顯的還原敏感性，血液循環(huán)的消除相半衰期t1/2為2.83小時(shí)(自由DOX：0.19小時(shí))。載近紅外熒光分子DIR的該膠束經(jīng)尾靜脈注射到裸鼠體內(nèi)后，在腫瘤部位的富集量比非還原敏感的dPGS-PCL膠束明顯高得多。載DOX的dPGS-SS-PCL膠束基本能抑制荷乳腺癌MCF-7裸鼠的腫瘤的生長，而對裸鼠體重沒有影響，對正常器官如心和肝損傷很小。裸鼠對該載藥膠束的最

7、大耐受劑量大于30 mg/kg。綜上兩例，腫瘤特異性靶向、還原敏感殼可摒棄膠束納米藥物在腫瘤靶向治療中具有應(yīng)用潛力。
　　據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，細(xì)胞的內(nèi)涵體/溶酶體(pH4.0-6.0)和腫瘤組織(pH6.5-7.2)具有弱酸性，和體液及細(xì)胞外(pH7.4)有明顯差異。第四章就是利用這一特征來實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞內(nèi)抗癌藥物的快速釋放。我們設(shè)計(jì)和制備了pH敏感、腫瘤特異性的基于透明質(zhì)酸-樹枝狀聚甘油-紫杉醇的前藥膠束納米藥物(HA-dPG-PTX-M

8、)用于 CD44受體過表達(dá)的MCF-7細(xì)胞的主動靶向藥物運(yùn)載和治療。其中，PTX通過pH敏感的乙縮醛鍵連接到dPG的末端。HA是水溶性優(yōu)異的天然多糖，與多種腫瘤細(xì)胞和腫瘤干細(xì)胞表面過表達(dá)的CD44受體有高結(jié)合能力。制備的以HA為外殼的酸敏感紫杉醇前藥膠束HA-dPG-PTX-M的載藥量可達(dá)20.3 wt.%，粒徑為155納米，具有顯著的內(nèi)涵體pH激發(fā)的PTX釋放的性質(zhì)。活體研究表明，該納米藥物在裸鼠中血液循環(huán)消除相半衰期t1/2為4.3

9、2小時(shí)(Taxol為0.23小時(shí))，尾靜脈注射12小時(shí)后PTX在腫瘤的富集量高達(dá)6.19%ID/g。尤其是，HA-dPG-PTX-M可完全抑制MCF-7腫瘤的生長而無毒副作用，在給藥55天內(nèi)裸鼠存活率為100%。裸鼠對其最大耐受劑量大于100 mg/kg(Taxol耐受劑量：20 mg/kg)。這些結(jié)果表明，以HA為親水性外殼、內(nèi)涵體酸敏感的該前藥膠束對CD44受體過表達(dá)的腫瘤的高效靶向治療極具應(yīng)用潛力。
　　為了進(jìn)一步推進(jìn)HA納

10、米藥物在靶向治療CD44受體過表達(dá)的腫瘤方面的應(yīng)用，第五章設(shè)計(jì)制備了基于全天然成分的、還原敏感可逆交聯(lián)的透明質(zhì)酸-賴氨酸-硫辛酸(HA-Lys-LA)納米藥物用于耐藥性MCF-7/ADR腫瘤的治療。體內(nèi)研究結(jié)果令人鼓舞：載DOX的HA-Lys-LA10交聯(lián)納米粒的血液循環(huán)消除相半衰期t1/2長達(dá)4.83小時(shí)，DOX在MCF-7/ADR腫瘤的富集量高達(dá)12.71%ID/g；其可抑制、甚至縮小 MCF-7/ADR腫瘤，毒副作用小且在給藥44

11、天內(nèi)裸鼠存活率為100%。更可貴的是，在CD44受體過表達(dá)的MCF-7腫瘤原位模型、人急性髓性骨髓瘤AML-2皮下模型和人多發(fā)性骨髓瘤 LP1皮下模型中，該納米藥物均表現(xiàn)出極高的抗腫瘤活性、很小的毒副作用和更長的生存周期。該體系結(jié)合了透明質(zhì)酸的高靶向性、硫辛酸提供的可逆交聯(lián)所賦予的循環(huán)穩(wěn)定性和細(xì)胞內(nèi)快速釋放，是最具應(yīng)用前景的納米藥物之一。
　　近紅外光不僅可在時(shí)間和空間上精確控制藥物的釋放，而且對人體正常細(xì)胞傷害很小，組織穿透深度

12、達(dá)10厘米。第六章探索了以有強(qiáng)近紅外光誘導(dǎo)的光熱效應(yīng)的金棒(AuNRs)作為交聯(lián)劑的生物可降解復(fù)合膠束納米藥物。PEG-PCL-LA接枝在金棒表面形成粒徑均一且穩(wěn)定的納米粒，可裝載 DOX得到 AuNR-M-DOX，后者具有明顯的近紅外光敏感藥物釋放能力。AuNR-M-DOX在近紅外光照射下對MCF-7細(xì)胞的抗腫瘤活性大大增強(qiáng)(與自由DOX相近)，對耐藥MCF-7/ADR細(xì)胞也具有強(qiáng)殺傷能力，有力逆轉(zhuǎn)了腫瘤細(xì)胞的耐藥性。在此基礎(chǔ)上，第七

13、章進(jìn)一步在該復(fù)合膠束表面偶聯(lián)上靶向多肽cRGD(cRGD-HN-DOX)，其可在血液中長循環(huán)(消除相半衰期t1/2為5.95小時(shí))。在荷人腦膠質(zhì)瘤 U87MG的裸鼠體內(nèi)研究表明，cRGD-HN-DOX結(jié)合近紅外光可完全抑制腫瘤生長且毒副作用比自由DOX的低。因此，該腦癌主動靶向、金棒為交聯(lián)劑的近紅外光敏感的復(fù)合納米藥物為遠(yuǎn)程藥物控釋、腫瘤靶向治療提供了重要平臺。
　　第八章對整個(gè)論文的工作進(jìn)行了全面總結(jié)，并展望了今后可開展的工作。