肝癌是全球范圍內最常見的一種惡性腫瘤,具有發病隱匿、化療不敏感、預后差等特點,給其臨床治療帶來了嚴峻的挑戰。近年來,隨著納米技術的發展,越來越多的納米藥物被開發應用于生物醫學領域。通過合理的設計,納米藥物可被制備成具有適宜尺寸、表面修飾特異性肝癌靶向配體以及同時負載多種不同作用機制的治療劑,從而提高藥物的生物利用度,增強對肝癌的靶向性,降低對正常組織的毒副作用,為肝癌的治療提供了新的希望。本文將對納米藥物的靶向設計策略及其在聯合治療肝癌的研究進展等方面進行綜述。
引用本文: 熊青青, 王建, 白楊, 宋天強. 納米藥物在肝癌治療領域的研究進展. 生物醫學工程學雜志, 2018, 35(2): 314-319. doi: 10.7507/1001-5515.201705008 復制
引言
肝細胞肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是全球最常見的惡性腫瘤之一,其發病率位居第五,死亡率位居第三,嚴重危害著人類的健康[1]。目前,臨床治療肝癌的手段主要有:手術治療、射頻消融、介入治療以及分子靶向藥物治療等。手術治療及射頻消融僅適用于少部分早期患者,然而,由于肝癌發病隱匿,許多患者確診時病情已經處于中晚期,錯過了手術治療的最佳時機。傳統化療、放療對肝癌療效較差。隨著放射介入治療的發展及技術完善,肝動脈介入治療成為失去手術機會的肝癌患者最常用的治療手段[2],但是這種方法往往存在“殘留病灶”的問題,使其預后不甚理想。索拉非尼是美國食品藥品監督管理局(Food and Drug Administration,FDA)批準的唯一用于晚期肝癌的靶向治療藥物,最新的美國國家綜合癌癥網絡(National Comprehensive Cancer Network,NCCN)肝膽腫瘤臨床實踐指南將其推薦為不可手術切除或不適合肝移植肝癌患者的一線治療藥物[3]。然而,臨床實踐表明,患者服用索拉非尼后,其總體生存期僅延長不足三個月,且在用藥后易產生耐藥現象,促使腫瘤轉移增加[4-6]。
為改善肝癌的臨床治療現狀,提高藥物治療肝癌的敏感性及靶向性,納米藥物作為一種新興的治療手段正在迅速發展。納米藥物是通過適當的載體與藥物以一定方式結合在一起,制成尺寸為納米級的藥物,其粒徑在 1~1 000 nm 范圍內。在這種尺度下,由于表面效應和小體積效應,納米藥物表現出一些特殊的分子性質。通過合理的設計,納米藥物可以有效地改善多種非水溶性藥物的溶解性,提高基因、蛋白類藥物的穩定性,增加針對肝癌的靶向性[7]。此外,將兩種及以上針對不同作用機制的藥物同時負載于同一納米體系中,能夠實現協同治療肝癌的目的。如圖 1 所示,本文將從納米藥物的靶向肝癌設計策略和聯合治療應用進展等方面進行綜述。

EPR:增強滲透及滯留;FR:葉酸受體;GA-R:甘草次酸受體;ASPGR:去唾液酸糖蛋白受體;EGFR:表皮生長因子受體;TfR:轉鐵蛋白受體
Figure1. Schematic illustration of nanomedicine targeting HCCEPR: enhanced permeability and retention; FR: folate receptor; GA-R: glycyrrhetinic acid receptor; ASPGR: asialoglycoprotein receptor; EGFR: epidermal growth factor receptor; TfR: transferrin receptor
1 納米藥物的肝癌靶向策略
1.1 被動靶向
納米藥物對肝腫瘤的被動靶向作用是通過機體器官或組織對不同尺寸粒子的阻留性不同而實現的。正常組織微血管間隙致密、結構完整,大分子顆粒不易透過。然而,在腫瘤過度生長過程中,腫瘤組織新生的毛細血管具有數量豐富、血管壁間隙較寬、結構完整性差、淋巴回流缺失等病理結構特點,使得納米藥物可以通過血管壁并滯留在腫瘤組織內,這種現象稱 EPR 效應[8]。EPR 效應可以使納米藥物被動靶向至腫瘤部位,實現在腫瘤部位的蓄積(如圖 1Ⅰ 所示)。
為了更大程度地提高藥物在腫瘤部位的療效以及避免其對正常組織的損傷,研究者們利用腫瘤特定微環境設計納米藥物以增強其抗腫瘤效果[9]。通常,這類納米藥物在血液循環中保持“隱形”狀態,而當到達腫瘤部位后,受到腫瘤微環境的刺激(如低氧、弱酸性、酶等),納米藥物結構發生改變,其非活化狀態迅速轉變為活化狀態,從而增強其與腫瘤細胞的作用或者促進治療劑的釋放(如圖 1Ⅲ 所示)。例如,Zhang 等[10]將索拉非尼載入透明質酸/脂質雜化納米粒子中,當納米粒子到達肝癌部位,在透明質酸酶的作用下降解,快速釋放藥物。
1.2 主動靶向
肝臟細胞或肝癌細胞表面常常特異性表達或過表達某些受體,因此,在設計納米藥物時,在納米藥物表面偶聯與這些受體具有高度親和力的配體分子,使其連接上“導彈分子”,可將藥物導向性運送至靶部位,實現藥物在肝組織或肝癌細胞內的蓄積(如圖 1Ⅱ 所示)。這些主動靶向配體分子包括一些小分子、糖類、多肽、抗體等。在受體-配體介導的主動靶向作用下,納米藥物可通過內吞途徑進入細胞,增加細胞內藥物濃度。下面針對不同的受體分子及其相應配體分子進行分別總結與闡述(見表 1[11-22])。
1.2.1 小分子
FR 是通過糖基磷脂酰肌醇錨定在細胞膜表面的一種分泌性蛋白,通常過表達于多種惡性腫瘤表面,而在正常組織細胞表面的表達水平很低[23]。葉酸是細胞代謝、DNA 合成及修復的必需物質,腫瘤組織特殊的代謝速率使其需要大量的葉酸以滿足 DNA 的合成需求。由于葉酸具備小分子、無毒、無免疫原性等特點,被廣泛修飾在納米藥物表面用于提高納米藥物對腫瘤細胞的靶向性。
GA-R 是肝實質細胞表面甘草次酸的特異性結合位點,在肝細胞表面數量較多。甘草次酸可與肝實質細胞表面 GA-R 特異性結合,是一種重要的靶向肝癌的配體分子[24]。
1.2.2 糖類
ASGPR 是肝細胞表面表達的一種特異性糖蛋白受體,表達豐度很高[25]。ASGPR 可特異性識別末端有半乳糖基的糖蛋白,在維持血清糖蛋白的平衡方面發揮著重要作用。ASGPR 配體偶聯的納米粒子被廣泛應用于靶向 HCC 的藥物輸送。普魯蘭多糖是一種水溶性多糖,也是 ASGPR 的一種天然配體,與 ASGPR 具有較高的親和力[26]。
CD44 是與細胞增殖、轉移密切相關的標志物之一,研究發現其也是肝癌干細胞的標志物之一[27]。近年來越來越多的研究者將腫瘤干細胞作為治療腫瘤的靶點,因此,靶向腫瘤干細胞成為治療腫瘤的一種新策略。透明質酸(hyaluronic acid,HA)在細胞外基質中廣泛存在,是 CD44 的天然配體,可作為一種良好的肝癌靶向配體分子[15]。
1.2.3 多肽及蛋白
整合素(integrin)是一類由 α 和 β 兩個亞單位形成的異二聚體跨膜蛋白家族,大部分整合素通過識別細胞外基質蛋白中的精-甘-天冬序列(Arg-Gly-Asp,RGD),介導細胞內外環境的信號轉導及細胞黏附等[28]。整合素在多種腫瘤表面和新生血管內皮細胞中高表達,在腫瘤血管生成方面發揮著重要作用。iRGD 是 RGD 的一種環狀衍生物,也能夠特異性識別整合素受體,實現腫瘤的主動靶向[29]。
SP94(SFSIIHTPILPL)是噬菌體展示技術發現的多肽,能與多種肝癌細胞選擇性結合,而與正常細胞(正常肝細胞、內皮細胞、免疫細胞等)只有少量結合[30]。SP94 這種良好的肝癌選擇性使其成為一種實用的肝癌靶向配體[17]。
EGFR 是蛋白激酶超家族中的一類跨膜糖蛋白,與表皮生長因子結合可促進細胞增殖和血管生成,抑制細胞凋亡。EGFR 在多種腫瘤細胞中呈高表達狀態,與腫瘤的預后呈負相關[31-32]。研究顯示,許多 HCC 患者腫瘤標本檢測均顯示 EGFR 表達較高,因此,EGFR 可作為靶向肝癌治療的潛在靶點[33]。

TfR 是一種同源二聚體的跨膜糖蛋白,在調節細胞內鐵離子含量及細胞生長中發揮著重要作用,與鐵離子-轉鐵蛋白復合物具有高度親和力[34]。TfR 往往在高增殖的細胞及需要大量鐵離子的細胞表面表達增加,因此在肝癌靶向治療方面受到廣泛的關注。
1.2.4 其他
除此之外,促黃體激素釋放激素受體[20]、甘露糖受體[21]等也經常作為主動靶向肝癌納米藥物的靶點。近年來,采用指數富集的配基系統進化技術(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)技術篩選出來的一些核酸適配體[35]能夠特異性識別肝癌細胞,在靶向肝癌的納米藥物的設計中具有良好的應用前景。目前已報道的具有肝癌靶向作用的核酸適配體包括:A15[22]、CL4[22]、TLS11a[36]、AS1411[37]、LY1[38]等。
2 納米藥物聯合治療肝癌策略
肝癌的發生發展是一個多步驟參與的復雜過程,單一治療劑往往不能取得理想的治療效果。由于肝癌本身的耐藥性,臨床上尚缺乏有效地用于治療肝癌的化療藥物。隨著對腫瘤發生發展相關分子生物學機制的進一步認識,越來越多的研究者嘗試聯合兩種或以上不同作用機制的治療劑,以期通過協同作用增強治療效應,以及通過減少藥物劑量降低藥物毒副作用,改善其耐藥性[39]。
2.1 小分子藥物聯合治療
2.1.1 聯合化療藥物和分子靶向藥
索拉非尼是臨床治療晚期肝癌的常用手段,但是藥物毒副作用及其產生的腫瘤耐藥性,使得索拉非尼治療效果不夠理想。臨床試驗研究數據顯示,將索拉非尼與阿霉素應用于晚期肝癌患者,治療效果良好[40]。Zhang 等[41]采用 iRGD 修飾的脂質-聚合物雜化納米粒子共同遞送阿霉素和索拉非尼,與兩種游離藥物物理聯合相比,納米藥物對 HepG2 細胞的殺傷作用顯著增加,在體內也表現出更強的抗腫瘤作用。
2.1.2 聯合化療藥物和抗血管生成劑
血管生成是實體腫瘤的一個重要特征,也是腫瘤發生、發展及轉移的一個重要原因。肝癌組織中存在大量的新生血管,以維持腫瘤的營養供給,因此,抗血管生成成為治療肝癌的一個新手段[42]。然而,臨床研究表明僅僅依賴抗血管生成劑治療效果有限。將抗血管生成劑與化療藥物聯合,有望通過抑制新生血管生成和殺傷肝癌細胞發揮協同抗肝癌作用[43]。康普瑞汀是一種常用的抗血管生成劑,Wang 等[44]將其與甲氨蝶呤同時負載于基于普魯蘭多糖的納米體系中,在體內實現時序釋放,通過抗血管生成及直接殺傷腫瘤的雙重效應實現抗腫瘤。
2.2 基因/藥物聯合治療
肝癌的發生和發展過程中涉及多種基因的表達和功能異常,而這些基因異常與細胞的生長、分化、死亡以及耐藥等過程密切相關。以這些異常表達的基因作為治療靶點,將有治療作用的核酸(主要包括 pDNA、siRNA、microRNA)引入到細胞內,糾正相關異常基因的表達,是一種極具前景的治療模式。
2.2.1 聯合化療藥物和 pDNA
存活素是凋亡抑制蛋白家族成員,具有調節細胞分化及抑制細胞凋亡的重要作用,且與 HCC 患者的預后密切相關。Xu 等[45]將多烯紫杉醇與嵌入存活素抑制子的 pDNA 共載,制備多功能納米系統,研究發現,與載有單一治療劑的納米體系相比,多功能納米系統能夠發揮藥物和基因的聯合治療作用,顯著抑制腫瘤生長。
2.2.2 聯合化療藥物和 siRNA
利用 siRNA 沉默細胞內特定基因的 RNA 干擾技術,也是基因治療的一種重要手段。核苷酸還原酶 M2(ribonucleotide reductase M2,RRM2)在 DNA 合成和修復中具有重要作用,是腫瘤治療的一個重要靶點。在 Gao 等[46]的研究中,他們研制了一種免疫脂質體聯合 RRM2 siRNA 和阿霉素治療肝癌,通過沉默 RRM2 的表達顯著增強了阿霉素抑制細胞增殖和促進細胞凋亡的作用。Oh 等[47]將沉默波形蛋白基因的 siRNA 與阿霉素聯合治療肝癌,也呈現了顯著的協同抗腫瘤作用。
2.2.3 聯合化療藥物和 miRNA
miRNA 是一類內源基因編碼的長度約為 22 個核苷酸的非編碼單鏈 RNA 分子,在基因表達轉錄后調節過程中發揮了重要作用[48]。在肝癌組織中,有一些 miRNA(miR-221、miR-21、miR-18 等)表達上調,而另外一些 miRNA(miR-122a、miR-199a、miR-200 等)則呈現下調狀態[49-50]。因此,針對不同的肝癌中 miRNA 的異常表達,可以導入 miRNA 類似物或者 miRNA 抑制劑調節細胞內 miRNA 的表達水平。將 miRNA 與化療藥物聯合也是肝癌治療的一種主要策略。miR-101 在肝癌組織中呈下調狀態,Xu 等[51]采用脂質體共載 miR-101 類似物與阿霉素制備納米藥物 miR-101/DOX-L,研究結果顯示,與單獨攜載 miR101 或阿霉素的納米體系相比,miR-101/DOX-L 可以顯著提高細胞凋亡率,發揮協同抗腫瘤作用。
2.3 化療/光療法聯合
近年來,光療法由于其操作便利、創傷小等優勢引起了極大的關注,成為腫瘤強有力的治療手段。光療法主要包括光熱治療(photothermal therapy,PTT)和光動力治療(photodynamic therapy,PDT),其原理是光敏劑在光照的作用下產生熱能或活性氧來起到殺傷腫瘤的作用[52]。許多無機納米材料如納米金、碳納米材料、硫化銅等均可以在近紅外光照射下產熱殺傷腫瘤細胞。血卟啉是一種最常見的光動力治療光敏劑,而最近吲哚菁綠、普魯士藍等有機染料也被用于光動力治療,受到廣泛的關注。
Wu 等[53]制備了一種聚乙二醇修飾的載阿霉素介孔硅與硫化銅的雜化納米粒子,當納米粒子到達腫瘤部位后,給予近紅外光照射,負載在介孔硅孔隙口的硫化銅粒子產熱,同時從孔隙口離開,使負載在介孔硅內部的阿霉素釋放出來,實現光熱治療和化療的協同抗腫瘤效應。最近,他們又將低氧敏感的前藥 AQ4N 通過 pH 敏感鍵與 HCC 特異性 DNA 適配體的堿基偶聯,同時適配體末端連接金納米粒子;實驗表明復合納米粒子能夠穩定存在于生理環境中,而當其到達腫瘤部位時,受腫瘤微環境中的低 pH 值及高谷胱甘肽刺激,釋放前藥和金納米粒子;在光照條件下,金納米粒子產熱同時消耗腫瘤微環境中的氧氣,造成局部缺氧,使 AQ4N 轉變成活性分子 AQ4,發揮抗肝癌作用[54]。
此外,基于上轉換材料的近紅外光載體系統[55]以及聯合光動力治療及 RNA 干擾的多功能納米粒子[56]也被開發作為腫瘤聯合治療的載體平臺。基于這類材料的納米藥物在肝癌聯合治療及診療一體化方面具有廣泛的應用前景。
3 展望
納米藥物發展至今種類繁多,在肝癌治療領域中取得了巨大的進步。納米藥物良好的靶向性、可修飾性,使其能顯著提高腫瘤部位的藥物濃度,降低對非腫瘤部位的毒副作用。此外,聯合不同治療機制的納米藥物有望實現肝癌的精準治療。然而,大部分納米藥物仍處于臨床前研究階段。開發可用于臨床肝癌治療的納米藥物仍有很多問題需要解決,包括尋找更為安全、有效的給藥載體,以及如何實現臨床個體化治療等。
引言
肝細胞肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是全球最常見的惡性腫瘤之一,其發病率位居第五,死亡率位居第三,嚴重危害著人類的健康[1]。目前,臨床治療肝癌的手段主要有:手術治療、射頻消融、介入治療以及分子靶向藥物治療等。手術治療及射頻消融僅適用于少部分早期患者,然而,由于肝癌發病隱匿,許多患者確診時病情已經處于中晚期,錯過了手術治療的最佳時機。傳統化療、放療對肝癌療效較差。隨著放射介入治療的發展及技術完善,肝動脈介入治療成為失去手術機會的肝癌患者最常用的治療手段[2],但是這種方法往往存在“殘留病灶”的問題,使其預后不甚理想。索拉非尼是美國食品藥品監督管理局(Food and Drug Administration,FDA)批準的唯一用于晚期肝癌的靶向治療藥物,最新的美國國家綜合癌癥網絡(National Comprehensive Cancer Network,NCCN)肝膽腫瘤臨床實踐指南將其推薦為不可手術切除或不適合肝移植肝癌患者的一線治療藥物[3]。然而,臨床實踐表明,患者服用索拉非尼后,其總體生存期僅延長不足三個月,且在用藥后易產生耐藥現象,促使腫瘤轉移增加[4-6]。
為改善肝癌的臨床治療現狀,提高藥物治療肝癌的敏感性及靶向性,納米藥物作為一種新興的治療手段正在迅速發展。納米藥物是通過適當的載體與藥物以一定方式結合在一起,制成尺寸為納米級的藥物,其粒徑在 1~1 000 nm 范圍內。在這種尺度下,由于表面效應和小體積效應,納米藥物表現出一些特殊的分子性質。通過合理的設計,納米藥物可以有效地改善多種非水溶性藥物的溶解性,提高基因、蛋白類藥物的穩定性,增加針對肝癌的靶向性[7]。此外,將兩種及以上針對不同作用機制的藥物同時負載于同一納米體系中,能夠實現協同治療肝癌的目的。如圖 1 所示,本文將從納米藥物的靶向肝癌設計策略和聯合治療應用進展等方面進行綜述。

EPR:增強滲透及滯留;FR:葉酸受體;GA-R:甘草次酸受體;ASPGR:去唾液酸糖蛋白受體;EGFR:表皮生長因子受體;TfR:轉鐵蛋白受體
Figure1. Schematic illustration of nanomedicine targeting HCCEPR: enhanced permeability and retention; FR: folate receptor; GA-R: glycyrrhetinic acid receptor; ASPGR: asialoglycoprotein receptor; EGFR: epidermal growth factor receptor; TfR: transferrin receptor
1 納米藥物的肝癌靶向策略
1.1 被動靶向
納米藥物對肝腫瘤的被動靶向作用是通過機體器官或組織對不同尺寸粒子的阻留性不同而實現的。正常組織微血管間隙致密、結構完整,大分子顆粒不易透過。然而,在腫瘤過度生長過程中,腫瘤組織新生的毛細血管具有數量豐富、血管壁間隙較寬、結構完整性差、淋巴回流缺失等病理結構特點,使得納米藥物可以通過血管壁并滯留在腫瘤組織內,這種現象稱 EPR 效應[8]。EPR 效應可以使納米藥物被動靶向至腫瘤部位,實現在腫瘤部位的蓄積(如圖 1Ⅰ 所示)。
為了更大程度地提高藥物在腫瘤部位的療效以及避免其對正常組織的損傷,研究者們利用腫瘤特定微環境設計納米藥物以增強其抗腫瘤效果[9]。通常,這類納米藥物在血液循環中保持“隱形”狀態,而當到達腫瘤部位后,受到腫瘤微環境的刺激(如低氧、弱酸性、酶等),納米藥物結構發生改變,其非活化狀態迅速轉變為活化狀態,從而增強其與腫瘤細胞的作用或者促進治療劑的釋放(如圖 1Ⅲ 所示)。例如,Zhang 等[10]將索拉非尼載入透明質酸/脂質雜化納米粒子中,當納米粒子到達肝癌部位,在透明質酸酶的作用下降解,快速釋放藥物。
1.2 主動靶向
肝臟細胞或肝癌細胞表面常常特異性表達或過表達某些受體,因此,在設計納米藥物時,在納米藥物表面偶聯與這些受體具有高度親和力的配體分子,使其連接上“導彈分子”,可將藥物導向性運送至靶部位,實現藥物在肝組織或肝癌細胞內的蓄積(如圖 1Ⅱ 所示)。這些主動靶向配體分子包括一些小分子、糖類、多肽、抗體等。在受體-配體介導的主動靶向作用下,納米藥物可通過內吞途徑進入細胞,增加細胞內藥物濃度。下面針對不同的受體分子及其相應配體分子進行分別總結與闡述(見表 1[11-22])。
1.2.1 小分子
FR 是通過糖基磷脂酰肌醇錨定在細胞膜表面的一種分泌性蛋白,通常過表達于多種惡性腫瘤表面,而在正常組織細胞表面的表達水平很低[23]。葉酸是細胞代謝、DNA 合成及修復的必需物質,腫瘤組織特殊的代謝速率使其需要大量的葉酸以滿足 DNA 的合成需求。由于葉酸具備小分子、無毒、無免疫原性等特點,被廣泛修飾在納米藥物表面用于提高納米藥物對腫瘤細胞的靶向性。
GA-R 是肝實質細胞表面甘草次酸的特異性結合位點,在肝細胞表面數量較多。甘草次酸可與肝實質細胞表面 GA-R 特異性結合,是一種重要的靶向肝癌的配體分子[24]。
1.2.2 糖類
ASGPR 是肝細胞表面表達的一種特異性糖蛋白受體,表達豐度很高[25]。ASGPR 可特異性識別末端有半乳糖基的糖蛋白,在維持血清糖蛋白的平衡方面發揮著重要作用。ASGPR 配體偶聯的納米粒子被廣泛應用于靶向 HCC 的藥物輸送。普魯蘭多糖是一種水溶性多糖,也是 ASGPR 的一種天然配體,與 ASGPR 具有較高的親和力[26]。
CD44 是與細胞增殖、轉移密切相關的標志物之一,研究發現其也是肝癌干細胞的標志物之一[27]。近年來越來越多的研究者將腫瘤干細胞作為治療腫瘤的靶點,因此,靶向腫瘤干細胞成為治療腫瘤的一種新策略。透明質酸(hyaluronic acid,HA)在細胞外基質中廣泛存在,是 CD44 的天然配體,可作為一種良好的肝癌靶向配體分子[15]。
1.2.3 多肽及蛋白
整合素(integrin)是一類由 α 和 β 兩個亞單位形成的異二聚體跨膜蛋白家族,大部分整合素通過識別細胞外基質蛋白中的精-甘-天冬序列(Arg-Gly-Asp,RGD),介導細胞內外環境的信號轉導及細胞黏附等[28]。整合素在多種腫瘤表面和新生血管內皮細胞中高表達,在腫瘤血管生成方面發揮著重要作用。iRGD 是 RGD 的一種環狀衍生物,也能夠特異性識別整合素受體,實現腫瘤的主動靶向[29]。
SP94(SFSIIHTPILPL)是噬菌體展示技術發現的多肽,能與多種肝癌細胞選擇性結合,而與正常細胞(正常肝細胞、內皮細胞、免疫細胞等)只有少量結合[30]。SP94 這種良好的肝癌選擇性使其成為一種實用的肝癌靶向配體[17]。
EGFR 是蛋白激酶超家族中的一類跨膜糖蛋白,與表皮生長因子結合可促進細胞增殖和血管生成,抑制細胞凋亡。EGFR 在多種腫瘤細胞中呈高表達狀態,與腫瘤的預后呈負相關[31-32]。研究顯示,許多 HCC 患者腫瘤標本檢測均顯示 EGFR 表達較高,因此,EGFR 可作為靶向肝癌治療的潛在靶點[33]。

TfR 是一種同源二聚體的跨膜糖蛋白,在調節細胞內鐵離子含量及細胞生長中發揮著重要作用,與鐵離子-轉鐵蛋白復合物具有高度親和力[34]。TfR 往往在高增殖的細胞及需要大量鐵離子的細胞表面表達增加,因此在肝癌靶向治療方面受到廣泛的關注。
1.2.4 其他
除此之外,促黃體激素釋放激素受體[20]、甘露糖受體[21]等也經常作為主動靶向肝癌納米藥物的靶點。近年來,采用指數富集的配基系統進化技術(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)技術篩選出來的一些核酸適配體[35]能夠特異性識別肝癌細胞,在靶向肝癌的納米藥物的設計中具有良好的應用前景。目前已報道的具有肝癌靶向作用的核酸適配體包括:A15[22]、CL4[22]、TLS11a[36]、AS1411[37]、LY1[38]等。
2 納米藥物聯合治療肝癌策略
肝癌的發生發展是一個多步驟參與的復雜過程,單一治療劑往往不能取得理想的治療效果。由于肝癌本身的耐藥性,臨床上尚缺乏有效地用于治療肝癌的化療藥物。隨著對腫瘤發生發展相關分子生物學機制的進一步認識,越來越多的研究者嘗試聯合兩種或以上不同作用機制的治療劑,以期通過協同作用增強治療效應,以及通過減少藥物劑量降低藥物毒副作用,改善其耐藥性[39]。
2.1 小分子藥物聯合治療
2.1.1 聯合化療藥物和分子靶向藥
索拉非尼是臨床治療晚期肝癌的常用手段,但是藥物毒副作用及其產生的腫瘤耐藥性,使得索拉非尼治療效果不夠理想。臨床試驗研究數據顯示,將索拉非尼與阿霉素應用于晚期肝癌患者,治療效果良好[40]。Zhang 等[41]采用 iRGD 修飾的脂質-聚合物雜化納米粒子共同遞送阿霉素和索拉非尼,與兩種游離藥物物理聯合相比,納米藥物對 HepG2 細胞的殺傷作用顯著增加,在體內也表現出更強的抗腫瘤作用。
2.1.2 聯合化療藥物和抗血管生成劑
血管生成是實體腫瘤的一個重要特征,也是腫瘤發生、發展及轉移的一個重要原因。肝癌組織中存在大量的新生血管,以維持腫瘤的營養供給,因此,抗血管生成成為治療肝癌的一個新手段[42]。然而,臨床研究表明僅僅依賴抗血管生成劑治療效果有限。將抗血管生成劑與化療藥物聯合,有望通過抑制新生血管生成和殺傷肝癌細胞發揮協同抗肝癌作用[43]。康普瑞汀是一種常用的抗血管生成劑,Wang 等[44]將其與甲氨蝶呤同時負載于基于普魯蘭多糖的納米體系中,在體內實現時序釋放,通過抗血管生成及直接殺傷腫瘤的雙重效應實現抗腫瘤。
2.2 基因/藥物聯合治療
肝癌的發生和發展過程中涉及多種基因的表達和功能異常,而這些基因異常與細胞的生長、分化、死亡以及耐藥等過程密切相關。以這些異常表達的基因作為治療靶點,將有治療作用的核酸(主要包括 pDNA、siRNA、microRNA)引入到細胞內,糾正相關異常基因的表達,是一種極具前景的治療模式。
2.2.1 聯合化療藥物和 pDNA
存活素是凋亡抑制蛋白家族成員,具有調節細胞分化及抑制細胞凋亡的重要作用,且與 HCC 患者的預后密切相關。Xu 等[45]將多烯紫杉醇與嵌入存活素抑制子的 pDNA 共載,制備多功能納米系統,研究發現,與載有單一治療劑的納米體系相比,多功能納米系統能夠發揮藥物和基因的聯合治療作用,顯著抑制腫瘤生長。
2.2.2 聯合化療藥物和 siRNA
利用 siRNA 沉默細胞內特定基因的 RNA 干擾技術,也是基因治療的一種重要手段。核苷酸還原酶 M2(ribonucleotide reductase M2,RRM2)在 DNA 合成和修復中具有重要作用,是腫瘤治療的一個重要靶點。在 Gao 等[46]的研究中,他們研制了一種免疫脂質體聯合 RRM2 siRNA 和阿霉素治療肝癌,通過沉默 RRM2 的表達顯著增強了阿霉素抑制細胞增殖和促進細胞凋亡的作用。Oh 等[47]將沉默波形蛋白基因的 siRNA 與阿霉素聯合治療肝癌,也呈現了顯著的協同抗腫瘤作用。
2.2.3 聯合化療藥物和 miRNA
miRNA 是一類內源基因編碼的長度約為 22 個核苷酸的非編碼單鏈 RNA 分子,在基因表達轉錄后調節過程中發揮了重要作用[48]。在肝癌組織中,有一些 miRNA(miR-221、miR-21、miR-18 等)表達上調,而另外一些 miRNA(miR-122a、miR-199a、miR-200 等)則呈現下調狀態[49-50]。因此,針對不同的肝癌中 miRNA 的異常表達,可以導入 miRNA 類似物或者 miRNA 抑制劑調節細胞內 miRNA 的表達水平。將 miRNA 與化療藥物聯合也是肝癌治療的一種主要策略。miR-101 在肝癌組織中呈下調狀態,Xu 等[51]采用脂質體共載 miR-101 類似物與阿霉素制備納米藥物 miR-101/DOX-L,研究結果顯示,與單獨攜載 miR101 或阿霉素的納米體系相比,miR-101/DOX-L 可以顯著提高細胞凋亡率,發揮協同抗腫瘤作用。
2.3 化療/光療法聯合
近年來,光療法由于其操作便利、創傷小等優勢引起了極大的關注,成為腫瘤強有力的治療手段。光療法主要包括光熱治療(photothermal therapy,PTT)和光動力治療(photodynamic therapy,PDT),其原理是光敏劑在光照的作用下產生熱能或活性氧來起到殺傷腫瘤的作用[52]。許多無機納米材料如納米金、碳納米材料、硫化銅等均可以在近紅外光照射下產熱殺傷腫瘤細胞。血卟啉是一種最常見的光動力治療光敏劑,而最近吲哚菁綠、普魯士藍等有機染料也被用于光動力治療,受到廣泛的關注。
Wu 等[53]制備了一種聚乙二醇修飾的載阿霉素介孔硅與硫化銅的雜化納米粒子,當納米粒子到達腫瘤部位后,給予近紅外光照射,負載在介孔硅孔隙口的硫化銅粒子產熱,同時從孔隙口離開,使負載在介孔硅內部的阿霉素釋放出來,實現光熱治療和化療的協同抗腫瘤效應。最近,他們又將低氧敏感的前藥 AQ4N 通過 pH 敏感鍵與 HCC 特異性 DNA 適配體的堿基偶聯,同時適配體末端連接金納米粒子;實驗表明復合納米粒子能夠穩定存在于生理環境中,而當其到達腫瘤部位時,受腫瘤微環境中的低 pH 值及高谷胱甘肽刺激,釋放前藥和金納米粒子;在光照條件下,金納米粒子產熱同時消耗腫瘤微環境中的氧氣,造成局部缺氧,使 AQ4N 轉變成活性分子 AQ4,發揮抗肝癌作用[54]。
此外,基于上轉換材料的近紅外光載體系統[55]以及聯合光動力治療及 RNA 干擾的多功能納米粒子[56]也被開發作為腫瘤聯合治療的載體平臺。基于這類材料的納米藥物在肝癌聯合治療及診療一體化方面具有廣泛的應用前景。
3 展望
納米藥物發展至今種類繁多,在肝癌治療領域中取得了巨大的進步。納米藥物良好的靶向性、可修飾性,使其能顯著提高腫瘤部位的藥物濃度,降低對非腫瘤部位的毒副作用。此外,聯合不同治療機制的納米藥物有望實現肝癌的精準治療。然而,大部分納米藥物仍處于臨床前研究階段。開發可用于臨床肝癌治療的納米藥物仍有很多問題需要解決,包括尋找更為安全、有效的給藥載體,以及如何實現臨床個體化治療等。