抗血管生成因子的多聚體偶聯(lián)物研究進(jìn)展

康勤洪

(湖北省荊州市婦幼保健院，湖北 荊州 434020)

血管生成在腫瘤的生長、轉(zhuǎn)移中發(fā)揮了重要作用。人們很早就懂得利用栓塞腫瘤的滋養(yǎng)血管、切斷腫瘤血供來治療腫瘤，近年來，以腫瘤血管為目標(biāo)的抗血管生成治療日益引起重視?？寡苌芍委熆蓪?dǎo)致氧和營養(yǎng)物質(zhì)中斷，使細(xì)胞處于饑餓狀態(tài)，抑制腫瘤細(xì)胞生長，最終使其處于所謂的休眠狀態(tài)[1]。眾多的臨床前和臨床研究數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)，血管生成抑制藥可協(xié)調(diào)甚至疊加放大細(xì)胞毒藥或放射治療的作用。Haag等[2]提出在休眠狀態(tài)下，即臨近正常細(xì)胞周期的間期運(yùn)用相對(duì)低劑量的化學(xué)治療，可損壞腫瘤血管中的內(nèi)皮細(xì)胞。這些細(xì)胞可能分化并阻斷血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)，削弱內(nèi)皮細(xì)胞中關(guān)鍵的存活信號(hào)，選擇性地放大化學(xué)治療內(nèi)皮細(xì)胞的靶向效應(yīng)，從而提高對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。隨著生命科學(xué)和高分子科學(xué)的發(fā)展，眾多的低毒或無毒高分子材料被應(yīng)用到藥物研發(fā)領(lǐng)域。聚合物偶聯(lián)血管生成抑制藥物可以改進(jìn)藥物代謝動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，控制藥物的釋放，使藥物到達(dá)腫瘤血管的靶向部位[3－5]。

1 多聚體偶聯(lián)物的特點(diǎn)

聚合物偶聯(lián)藥物的優(yōu)點(diǎn)歸納為:藥物與聚合物偶聯(lián)后，可被高分子鏈纏繞包裹住，從而可避免藥物達(dá)到作用部位前就被人體內(nèi)的一些酶代謝、失活，高分子鏈對(duì)藥物起到保護(hù)作用;用水溶性高分子修飾難溶性藥物，可改善藥物的水溶性，達(dá)到增溶的目的;高分子偶聯(lián)藥物在血液循環(huán)中穩(wěn)定，且不能自由穿越細(xì)胞壁，這使得高分子偶聯(lián)藥物在血液循環(huán)中停留的時(shí)間延長，即延長了藥物的作用時(shí)間;高分子偶聯(lián)藥物能在特定組織部位或細(xì)胞內(nèi)釋放藥物。

2 調(diào)控血管生成因子的類型

腫瘤血管的生成是腫瘤細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞通過旁分泌和自分泌的不同形式，誘發(fā)體內(nèi)多種細(xì)胞因子介導(dǎo)產(chǎn)生的瀑布式反應(yīng)，這種反應(yīng)能否發(fā)生取決于促血管生成因子(proangio genicfactor)和抗血管生成因子(anti－angiogenic factor)，兩者決定“血管生成開關(guān)”(angiogenic switch)系統(tǒng)平衡狀態(tài)。人體內(nèi)存在多種促血管生成因子[如VEGF、堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)]和血管生成抑制因子[如血管抑素(angiostatin)、癌抑素(canstatin)、腫瘤抑素(tumstatin)和內(nèi)皮抑素(endostatin)等]，當(dāng)兩者間的平衡狀態(tài)被打破，血管生成促進(jìn)因子表達(dá)或產(chǎn)生高于血管生成抑制因子時(shí)，“血管生成開關(guān)”即開啟，腫瘤血管開始形成。

3 血管生成抑制藥的作用機(jī)制

腫瘤血管生成抑制藥是以血管生成的各個(gè)環(huán)節(jié)為靶點(diǎn)，控制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的血管生成抑制藥的作用機(jī)制主要有:阻斷內(nèi)皮細(xì)胞降解周圍基質(zhì)的能力;直接抑制內(nèi)皮細(xì)胞的功能;阻斷促血管生成因子的合成和釋放，拮抗其作用;阻斷內(nèi)皮細(xì)胞表面整合素的行為。目前，已開發(fā)的抗血管生成制劑主要分為兩大類:一類是特異性抑制劑，即能特異性抑制腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞，而對(duì)非內(nèi)皮細(xì)胞無作用，如三壬基苯基亞磷酸酯(TNP－470)、血管抑素、內(nèi)皮抑素等。另一類是非特異性抑制劑，即既抑制內(nèi)皮細(xì)胞又抑制腫瘤細(xì)胞的血管生成抑制藥，如白細(xì)胞介素－12(IL－12)、干擾素(IFN)和腫瘤抑素等。這些多肽往往都能抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移或誘導(dǎo)其凋亡，抑制血管生成，從而發(fā)揮抗腫瘤作用。

4 聚合物與抗血管生成因子的偶聯(lián)

4.1 聚合物與抗血管生成因子直接偶聯(lián)

聚合物載體與藥物直接偶聯(lián)是指具有藥理活性的小分子與高分子載體通過化學(xué)反應(yīng)形成共價(jià)鍵或離子鍵而連接起來的藥物。直接偶聯(lián)所選擇的載體不僅要從化學(xué)角度考慮其穩(wěn)定性和反應(yīng)性，而且要考慮聚合物的可代謝性和代謝產(chǎn)物的毒性。

聚乙二醇(PEG)是目前正被熱點(diǎn)研究的一個(gè)共軛聚合物，在水中溶解度高，且可溶于各種有機(jī)溶劑，無毒性和免疫原性，其連接方式靈活[6]。聚乙二醇化蛋白質(zhì)常常失去生物活性，如聚乙二醇化α－干擾素派羅欣，只保留7% 抗病毒活性的天然蛋白質(zhì)，但仍然顯示了很大的藥物代謝動(dòng)力學(xué)的改善[7]。

Folkman等[8]將乙醇酸乙酯(mPEG)與血管生成抑制劑TNP－470連接，然后與聚乳酸(PLA)相連，形成嵌段共聚物，并將其命名為“Lodamin”。這個(gè)小分子配方設(shè)計(jì)口服給藥作為抗血管生成治療，兩親性高分子藥物自我組裝膠束，將TNP－470包裹其中，這樣TNP－470可以避開胃酸的破壞，提高口服生物利用度。生物學(xué)分布研究發(fā)現(xiàn)，口服給藥Lodamin可被小腸吸收，并最終濃集于腫瘤組織。還發(fā)現(xiàn)Lodamin在肝臟的濃度也較高，說明Lodamin被小腸吸收后有一部分會(huì)被轉(zhuǎn)移到肝臟?？伤獾木廴樘遣糠痔幱谒肿迎h(huán)境中，隨著聚乳酸的水解，被包裹的TNP－470得以緩慢釋放。體外研究表明，Lodamin中的TNP－470可持續(xù)釋放1個(gè)多月，而經(jīng)試驗(yàn)得知藥物開始釋放多數(shù)在第4天。TNP－470在酸性環(huán)境中的緩慢釋放部分是由于聚乙二醇外殼掩蔽效應(yīng)，從而延緩滲漏，而通過聚乳酸層也能延緩藥物的擴(kuò)散。經(jīng)角膜微囊袋法(micropocket assay)檢測及小鼠腫瘤模型試驗(yàn)，證明Lodamin能抑制血管新生，并能抑制腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖。

用苯乙烯與馬來酸酐作為結(jié)構(gòu)單元合成的多聚物樹脂(SMA)具有良好的細(xì)胞膜透過能力，所帶羧基則可作為功能基團(tuán)與藥物分子相連接。將SMA與蛋白質(zhì)新制癌菌素相連而研制的偶合物，可選擇性地對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞和G+細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性。與日本聚酯(NCS)相比，由于SMA較NCS疏水性提高，透過腫瘤細(xì)胞膜的能力顯著增強(qiáng)，在腫瘤組織中的累積量比在肌肉中高30倍，且半衰期(t1/2)明顯增長。

4.2 抗體－聚合物－藥物偶聯(lián)

單克隆抗體(monoclonal antibody，MAb)的使用為抗癌導(dǎo)向治療開辟了新途徑。單克隆抗體與抗癌藥物可通過直接或間接的方式聯(lián)接，目前多采用共價(jià)偶聯(lián)法制備MAb復(fù)合物。使用直接交聯(lián)法，一分子MAb只能攜帶較少數(shù)量的藥物分子，藥物載荷增大，則MAb的活性會(huì)急劇降低。中間載體一般是生物大分子如人血清蛋白(HSA)、牛血清蛋白、聚氨基酸以及葡聚糖、聚N－2羥丙基甲基丙烯酰胺(HPMA)等。單克隆抗體交聯(lián)藥物以腫瘤細(xì)胞特定的受體或特定的基因表達(dá)蛋白作為靶點(diǎn)，特異地結(jié)合到靶細(xì)胞表面，經(jīng)過受體介導(dǎo)的內(nèi)化過程進(jìn)入靶細(xì)胞，對(duì)腫瘤血管上皮細(xì)胞產(chǎn)生選擇性的殺傷作用。

4.3 聚乙二醇－短肽修飾的脂質(zhì)體

聚乙二醇修飾的脂質(zhì)體已被證實(shí)具有重要的長期循環(huán)特點(diǎn)，通過藥物載體系統(tǒng)可避免由網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(RES)捕獲，如肝、脾等[9]。改善后的藥物代謝動(dòng)力學(xué)特征使經(jīng)修飾的脂質(zhì)體可由腫瘤的滯留和高通透性(EPR)效應(yīng)，經(jīng)過長循環(huán)逐漸被動(dòng)靶向到腫瘤組織[10]。Goh等[11]設(shè)計(jì)了一種PEG連接可靶向連接腫瘤血管的多肽APRPG，并與包載有阿霉素的脂質(zhì)體相偶聯(lián)，命名為DSPE－PEG－APRPG。體外試驗(yàn)顯示了DSPE－PEG－APRPG與血管內(nèi)皮細(xì)胞高度的親和能力，體內(nèi)試驗(yàn)也顯示了其長循環(huán)特性及腫瘤靶向性。同時(shí)，與未與APRPG相連的脂質(zhì)體相比，DSPEPEG－APRPG也表現(xiàn)出了更強(qiáng)的腫瘤抑制作用，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)兩者在腫瘤組織中的濃度是相似的。

5 結(jié)語

以腫瘤血管為目標(biāo)的抗血管生成治療相對(duì)于以腫瘤細(xì)胞為目標(biāo)的化學(xué)治療的優(yōu)越性是顯而易見的，如抗血管生成治療的抗瘤譜較廣，藥物不需穿透血管，從而易進(jìn)入腫瘤區(qū)，靶向作用穩(wěn)定，耐藥可能性小，組織毒性小，不易影響其他生理過程等。而且眾多聚合物材料為抗血管生成藥物的靶向設(shè)計(jì)提供了非常好的模板，如果將兩者有機(jī)地結(jié)合起來，必將大大提高抗血管生成藥物的實(shí)際應(yīng)用前景。但聚合物偶聯(lián)藥物的研究和發(fā)展還需依賴于藥理學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)以及免疫學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，選擇合適的載體和偶聯(lián)工藝，可提高藥物和載體的偶聯(lián)量，保證藥物的活性，提高偶聯(lián)藥物的特異性，也有利于藥物在靶部位釋放活性，提高藥效。隨著聚合物載體與藥物之間相互作用和各種聚合物偶聯(lián)藥物的靶向作用機(jī)制的進(jìn)一步探討，相信會(huì)有更多、更理想的聚合物偶聯(lián)抗血管生成藥物將為患者帶來福音。

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