納米載藥系統(tǒng)在腫瘤靶向免疫治療中的研究進(jìn)展

金明姬，金光明，高鐘鎬

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納米載藥系統(tǒng)在腫瘤靶向免疫治療中的研究進(jìn)展

金明姬，金光明，高鐘鎬

作者單位：100050 北京，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥物研究所天然藥物活性物質(zhì)與功能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/藥物傳輸技術(shù)及新型制劑北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（金明姬、高鐘鎬）；133000 吉林，延邊大學(xué)附屬醫(yī)院電診室（金光明）

腫瘤的免疫治療系指向腫瘤患者輸注具有抗腫瘤活性的免疫細(xì)胞或抗體，直接殺傷腫瘤或激發(fā)機(jī)體抗腫瘤免疫應(yīng)答來治療腫瘤的生物療法。腫瘤免疫治療由于其較低的毒性和較高的特異性，被認(rèn)為是一種很有潛力的治療手段［1-2］。隨著對(duì)腫瘤學(xué)和免疫學(xué)研究的深入，腫瘤的免疫治療逐漸成為繼手術(shù)治療、放療、化療的又一大新型治療方式。為進(jìn)一步加強(qiáng)腫瘤免疫治療效果、降低藥物的副作用，相關(guān)研究人員不斷探索并研究了一系列具有腫瘤免疫治療作用的新型藥物制劑。納米載藥系統(tǒng)由于具有可生物降解、靶向性，以及制劑形式多樣化等優(yōu)點(diǎn)，在腫瘤免疫療法中取得了廣泛發(fā)展。本文主要對(duì)近幾年納米載藥系統(tǒng)應(yīng)用于腫瘤免疫療法中的研究進(jìn)展綜述如下。

1　腫瘤免疫治療機(jī)制

腫瘤的免疫療法是一個(gè)不斷發(fā)展的新領(lǐng)域，多項(xiàng)研究也已證實(shí)，腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后與機(jī)體的免疫功能密切相關(guān)［3-4］。對(duì)于健康的人來說，其免疫系統(tǒng)的強(qiáng)大足夠及時(shí)清除突變的癌細(xì)胞，但對(duì)于腫瘤患者來說，其免疫系統(tǒng)普遍低下，不能及時(shí)識(shí)別、殺滅腫瘤細(xì)胞；另一方面，腫瘤細(xì)胞大量增殖，會(huì)進(jìn)一步抑制患者的免疫功能。腫瘤微環(huán)境浸潤有大量免疫抑制性細(xì)胞，如骨髓來源的抑制性細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞和調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞等。腫瘤細(xì)胞不斷釋放可溶性免疫抑制因子，導(dǎo)致自然殺傷細(xì)胞、腫瘤抗原特異毒性 T 細(xì)胞（CTL）的殺傷能力被減弱，使機(jī)體的抗腫瘤免疫處于嚴(yán)重衰退狀態(tài)［5］。因此，提高機(jī)體的免疫功能對(duì)腫瘤治療來講非常重要。腫瘤的免疫療法有助于提高腫瘤的免疫原性，給機(jī)體補(bǔ)充足夠數(shù)量的功能正常的免疫細(xì)胞和相關(guān)分子，激發(fā)和增強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤免疫應(yīng)答，在體內(nèi)外誘導(dǎo)腫瘤特異性和非特異性效應(yīng)細(xì)胞，最終達(dá)到清除腫瘤的目的。目前腫瘤免疫治療的方法主要包括利用患者自身腫瘤抗原激活針對(duì)腫瘤的直接免疫效應(yīng)、腫瘤疫苗、單克隆抗體治療、過繼性免疫細(xì)胞治療、細(xì)胞因子療法、基因療法等［4， 6］。

2　納米載藥系統(tǒng)在腫瘤免疫治療中的應(yīng)用

隨著高分子納米材料的不斷發(fā)展，納米技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于影像診斷、放療、化療和基因治療等多個(gè)學(xué)科，為抗腫瘤靶向制劑的研究提供了新的研究機(jī)遇。納米載藥系統(tǒng)主要致力于減少藥物的毒副作用、提高藥物在作用部位的含量，腫瘤藥物的靶向輸送等［7］。用納米載藥系統(tǒng)構(gòu)建的藥物制劑粒徑小，粒徑分布窄，表面修飾后可以進(jìn)行靶向特異性定位，達(dá)到藥物靶向輸送的目的。并且還能保護(hù)藥物分子，提高穩(wěn)定性，結(jié)合外加能量，如光、聲、磁場(chǎng)等，可將顯像和治療相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)腫瘤的診斷和治療［8-9］。基于這些優(yōu)點(diǎn)，越來越多的研究人員開始關(guān)注構(gòu)建納米載體用于藥物輸送，以克服腫瘤治療中的困難。

有研究認(rèn)為，靶向治療可促使抗腫瘤免疫作用增強(qiáng)，從而破壞腫瘤基因的依賴［10］。近年來，以納米疫苗為代表的免疫療法得到廣泛的研究和應(yīng)用［11］。不同種類的腫瘤疫苗可作用于腫瘤細(xì)胞蛋白、多肽、DNA 等不同的靶點(diǎn)。以樹突狀細(xì)胞（dendritic cell，DC）為基礎(chǔ)的腫瘤疫苗顯示出良好的應(yīng)用前景［12］。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤抗原致敏 DC 在機(jī)體內(nèi)刺激宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生特異性的抗腫瘤免疫應(yīng)答，因此負(fù)載腫瘤抗原的 DC 疫苗被認(rèn)為是最具潛力的腫瘤免疫治療方法。作為最具有潛力的抗原呈遞細(xì)胞，DC 在協(xié)調(diào)上述細(xì)胞的過程中，有效誘導(dǎo)細(xì)胞毒性腫瘤 T 細(xì)胞來殺傷腫瘤細(xì)胞［13］。在腫瘤免疫治療中，CTL 是最為理想的免疫應(yīng)答細(xì)胞。除了納米疫苗之外，以單克隆抗體為治療藥物，通過特異性結(jié)合于腫瘤相關(guān)抗原上，從而誘導(dǎo)細(xì)胞溶解等一系列細(xì)胞毒性反應(yīng)殺滅腫瘤細(xì)胞的方法也是腫瘤免疫治療的一種重要手段［14］。但不管是疫苗、病毒蛋白、免疫細(xì)胞或抗體，進(jìn)入生物體內(nèi)極容易被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)或者腎臟等清除，還沒到達(dá)作用部位就已失活。因此，為了提高免疫治療的療效，通常使用生物相容性好的大分子物質(zhì)作為藥物的載體，對(duì)抗體或疫苗等進(jìn)行修飾，既能保護(hù)其不被機(jī)體吞噬，又能由于納米載藥系統(tǒng)特有的 EPR（enhanced permeability and retention）效應(yīng)，起到被動(dòng)靶向作用［15］。另外，在納米載藥系統(tǒng)的表面修飾靶頭還能對(duì)特定靶器官、靶部位起到主動(dòng)靶向的作用。目前研究最多的納米免疫治療制劑包括聚合物膠束、脂質(zhì)體、納米乳、樹枝狀聚合物、磁性納米粒等［8， 15-17］。

2.1聚合物納米粒

聚合物納米粒作為藥物載體可實(shí)現(xiàn)靶向輸送、緩釋給藥的目的，可控的納米級(jí)粒徑和親水性外殼能避免網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬，減少被細(xì)胞的吸附［18］。聚合物納米粒粒徑小，因而能避免腎臟對(duì)納米藥物的快速清除及免疫系統(tǒng)的吞噬，延長藥物的血液循環(huán)時(shí)間，有利于納米藥物在腫瘤組織中的被動(dòng)積累。此外，聚合物納米粒的 EPR 效應(yīng)能改變藥物細(xì)胞攝取途徑、起到亞細(xì)胞定位作用［19］。Guo等［15］用聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）和人黑色素瘤抗原gp100（hgp100）制備了納米粒 Man-RBC-PLGA NPhgp，其表面用嵌入甘露糖的紅細(xì)胞膜修飾。Man-RBC-PLGA NPhgp進(jìn)入到體內(nèi)后，由于其 EPR 效應(yīng)，被動(dòng)靶向進(jìn)入到淋巴血管，隨著淋巴循環(huán)進(jìn)入到腫瘤微環(huán)境，其表面嵌入的甘露糖起到主動(dòng)靶向作用，靶向到腫瘤部位，釋放出人黑色素瘤抗原，最終作用于腫瘤細(xì)胞。體外細(xì)胞攝取實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，Man-RBC-PLGA NPhgp能提高 hgp100在淋巴部位的蓄積，提高黑色素瘤細(xì)胞的體外攝??；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Man-RBC-PLGA NPhgp對(duì)黑色素瘤裸鼠模型具有很好的預(yù)防和治療作用。Tan 等［20］用 PLGA 包載三種不同的黑色素瘤抗原（TRP2、P15E 和 hgp100），考察了其體內(nèi)外抑瘤效果及抗原特異性 T 細(xì)胞的響應(yīng)程度。結(jié)果表明，不管是單一抗原包裹的納米?；蛘呤腔旌峡乖募{米粒，都能引起抗原特異性 T 細(xì)胞響應(yīng)。但在體內(nèi)抑瘤實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，單一抗原包裹的納米粒不能有效抑制 B16 黑色素瘤，而混合抗原包裹的納米粒能有效抑瘤。雖然單一抗原包裹的納米粒不能顯著抑制腫瘤，但能引起抗原特異性T 細(xì)胞的響應(yīng)，從而起到被 T 細(xì)胞識(shí)別，啟動(dòng)免疫系統(tǒng)的作用，這將對(duì)惡性腫瘤的免疫治療具有一定的意義。

2.2脂質(zhì)體

脂質(zhì)體是磷脂依靠疏水締合作用在水中自發(fā)形成的一種分子有序組合體，為單層或多層囊泡結(jié)構(gòu)，每層均為類脂雙分子膜，具有很好的組織相容性［21］。脂質(zhì)體可通過薄膜水化和擠壓等方法進(jìn)行制備［22-23］。脂質(zhì)體作為藥物載體可使藥物靶向網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)，具有延長藥效、降低藥物毒性、提高療效、避免耐受性、改變給藥途徑等優(yōu)點(diǎn)，特別是近年來脂質(zhì)體作為基因轉(zhuǎn)移的有效載體，具有病毒類載體無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因而受到醫(yī)藥界的廣泛關(guān)注。各種藥物，包括抗癌藥、抗生素、抗炎藥物、神經(jīng)遞質(zhì)、抗風(fēng)濕藥物均可用脂質(zhì)體包裹［24］。最近很多脂質(zhì)體制劑，如Doxil、DaunoXome、DepoCyt 和 ONCO-TCS，在世界市場(chǎng)上應(yīng)用較為廣泛［25-26］。此外，它們有一個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)在脂質(zhì)膜的親水核中包載水溶性藥物，在親脂性的膜雙分子層包載親脂性藥物［26］。Yuba 等［27］用干擾素-γ 基因和白蛋白制備了一種雜化配合物，這種雜化配合物是由載有干擾素-γ-質(zhì)粒 DNA（pDNA）的陽離子復(fù)合物和用 pH 敏感性高分子載體材料 3-甲基戊二酰甘油聚合物（MGluPG）修飾的載有白蛋白抗體的陰離子脂質(zhì)體通過正負(fù)離子結(jié)合而成的。這種雜化配合物同時(shí)將白蛋白和干擾素-γ-質(zhì)粒 pDNA 遞送到小鼠樹突狀 DC2.4 細(xì)胞中，引起免疫應(yīng)答。制備得到的雜化配合物的粒徑為 70 nm 左右，形態(tài)良好。免疫組化試驗(yàn)結(jié)果顯示，與普通脂質(zhì)體相比，這種雜化配合物明顯提高了 CTL 在腫瘤組織中的浸潤作用，而動(dòng)物的體內(nèi)抑瘤實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雜化配合物組的動(dòng)物在早期治療當(dāng)中，具有很好的腫瘤抑制作用。Nikpoor等［28］用靜脈注射用免疫球蛋白（IVIG）單克隆抗體分別制備了 PEG 化和未 PEG 化的納米脂質(zhì)體，粒徑在 100 nm左右，包封率均為 31% ～ 46%。PEG 化脂質(zhì)體的組成為氫化大豆磷脂酰膽堿（HSPC）、聚乙二醇單甲醚 2000 （mPEG2000）-磷脂酰甘油（DSPE）和膽固醇；未 PEG 化的脂質(zhì)體組成為 HSPC、DSPG 和膽固醇。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，由于其 EPR 效應(yīng)，PEG 化和未 PEG 化的脂質(zhì)體中的抗體與未用脂質(zhì)體包裹的裸抗體相比，均能明顯增加其在靶部位當(dāng)中的蓄積；而 PEG 化脂質(zhì)體與未 PEG 化的脂質(zhì)體相比，明顯提高了將抗體遞送至靶組織中的能力。

2.3納米乳

納米乳作為一種新型藥物載體，可增加水難溶性藥物的溶解度，使藥物能很好地分散，吸收迅速，提高生物利用度，降低藥物毒性，增強(qiáng)作用部位的療效，達(dá)到緩釋或靶向給藥的目的。納米乳的主要構(gòu)成為油、水、表面活性劑和助表面活性劑，在乳劑形成過程中，幾種物質(zhì)按照相應(yīng)的比例進(jìn)行混合，構(gòu)成一種穩(wěn)定體系，在藥劑學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景［29］。由于納米乳具有生產(chǎn)穩(wěn)定，使用安全、有效的性質(zhì)，可用于評(píng)估新的腫瘤疫苗制劑。Shi 等［30］報(bào)道了一項(xiàng)納米乳用于腫瘤疫苗遞送系統(tǒng)的研究。在該研究中，納米乳作為一種雙載藥遞送系統(tǒng)，同時(shí)包載了 CpG免疫刺激劑和胃癌腫瘤特異性抗原 MG7。在此遞送系統(tǒng)中，納米載體用真空高剪切超聲乳化裝置制備得到，抗原和 CpG 的包封率分別達(dá)到了 70% 和 93%。納米乳的制備選用磁超聲法，水相是 0.8% 的吐溫 80 和司盤 80 混合物，油相是溶解了相同比例表面活性劑的大豆油，而抗原和 CpG 與 PEG2000共同結(jié)合在此體系中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用 MG7 和 CpG 共載藥納米乳治療的小鼠對(duì) MG7表達(dá)的腫瘤細(xì)胞具有更好的抑制作用。腫瘤的抑制與MG7 特異性抗原和 IFN-γ 的產(chǎn)生有直接關(guān)聯(lián)。而且，與載單一抗原多肽的納米乳相比，共載 CpG 和 MG7 抗原的納米乳提高了 MG7 特異性抗原的響應(yīng)。

2.4樹枝狀聚合物

樹枝狀聚合物是指具有精確三維空間結(jié)構(gòu)的聚合物，它由一個(gè)活性中心、表面功能基團(tuán)以及連接這兩者的支化鏈段構(gòu)成，是一種用于藥物和基因釋放的新載體。樹枝狀聚合物具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，分子量確切，有較好的反應(yīng)活性及包容能力，良好的溶解性能，在分子中心和分子表面可導(dǎo)入大量功能基團(tuán)［31］，這些優(yōu)點(diǎn)使之有望成為納米技術(shù)的基礎(chǔ)材料。聚乙二胺樹枝狀聚合物是一種重要的高分子材料，對(duì)于一些小分子藥物顆粒的包載有很大的潛力［32］。聚乙二胺樹枝狀聚合物的陽離子是一些大分子藥物，如 DNA 傳遞的一個(gè)非常有力的工具，由于樹枝狀聚合物的陽離子帶正電，可以與帶負(fù)電的 DNA 結(jié)合，若在聚合物的表面修飾能與細(xì)胞和亞細(xì)胞特異性結(jié)合的靶頭，則能夠?qū)嵤┘?xì)胞和亞細(xì)胞的傳遞［33］。

2.5磁性納米粒

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，磁性納米粒子（magnetic nanoparticle，MNP）成為具有良好應(yīng)用前景的新型納米材料，越來越多地應(yīng)用于生物科技和生物醫(yī)學(xué)中，包括靶向給藥、腫瘤磁感應(yīng)熱療、增加核磁共振的對(duì)比度、生物傳感器以及特異靶點(diǎn)的濃度示蹤等［34］。磁性納米粒粒徑一般在 10 ～ 1000 nm，可被動(dòng)靶向于肝、脾及骨髓等網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)豐富的器官，還可透過靶組織內(nèi)皮細(xì)胞，更易到達(dá)惡性腫瘤細(xì)胞。磁響應(yīng)性是磁性納米粒區(qū)別于普通納米粒的最重要特征，亦是磁性納米粒目前利用最多的性質(zhì)之一，在外部施加一定場(chǎng)強(qiáng)的磁場(chǎng)，通過磁性納米粒的流動(dòng)性能和磁場(chǎng)的誘導(dǎo)性能，逐漸移向病變區(qū)。具有載藥能力的磁性納米粒容易受酶的活性或生理?xiàng)l件改變的影響，緩慢定位釋放，集中在靶區(qū)發(fā)揮作用。通常應(yīng)用的磁性物質(zhì)有 Fe2O3、Fe3O4、錳鐵氧體、鋅鐵氧體等，其中，F(xiàn)e3O4是應(yīng)用最多的磁性顆粒［35］。磁性納米粒具有生物相容性好、藥物可以得到緩釋以及藥物靶向傳遞等良好特性，成為理想給藥系統(tǒng)的首選，在惡性腫瘤的免疫療法中得到越來越多的重視。Shevtsov 等［36］制備了一種超順磁性氧化鐵納米粒子（SPIONs），用其包載熱休克蛋白-70 多肽抗原，能夠調(diào)整免疫系統(tǒng)，誘導(dǎo)體液和細(xì)胞，從而殺傷腫瘤細(xì)胞，是一種新型的抗腫瘤免疫治療技術(shù)。SPIONs 將抗原遞送至DC 細(xì)胞，從而引起腫瘤特異性 CD8+細(xì)胞毒性 T 細(xì)胞的響應(yīng)。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SPIONs 對(duì) C6 腦膠質(zhì)瘤動(dòng)物模型具有很好的抑制作用，明顯提高了總生存率。

3　小結(jié)

納米載藥遞送系統(tǒng)能夠持續(xù)、針對(duì)性地遞送抗原至抗原呈遞細(xì)胞，這將是一種很有前途的技術(shù)。納米遞送系統(tǒng)能有效控制劑量，延長抗原在體內(nèi)循環(huán)中的保留時(shí)間，引起更強(qiáng)的 T 細(xì)胞響應(yīng)［37-38］。不同類型的納米載體設(shè)計(jì)了不同的特點(diǎn)，它們能結(jié)合藥物分子，通過主動(dòng)或被動(dòng)靶向原理，使藥物分子定位在作用部位，減少正常組織的毒性或其他不良反應(yīng)，以及保護(hù)它們從血液循環(huán)中不被清除掉。納米載藥遞送系統(tǒng)雖具有以上優(yōu)勢(shì)，但也存在一定的缺陷，如抗體及抗原是經(jīng)物理包埋進(jìn)入到遞送系統(tǒng)，因此容易滲透到核外，導(dǎo)致釋放不穩(wěn)定。另外，由于多數(shù)抗體抗原呈水溶性，難以包裹在疏水性的載體材料中，此時(shí)應(yīng)改變其負(fù)載方式，通過化學(xué)鍵將抗體抗原連接到聚合物上，通過化學(xué)鍵的斷裂實(shí)現(xiàn)抗體抗原的釋放等?？傊{米載藥系統(tǒng)作為一種多功能釋藥平臺(tái)，用以解決癌癥疫苗接種和免疫治療的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，將為惡性腫瘤免疫治療提供發(fā)展基礎(chǔ)。

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·協(xié)會(huì)之窗·

DOI：10.3969/j.issn.1673-713X.2016.03.012

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（81373342）；北京市自然科學(xué)基金（2141004、7142114）

通信作者：高鐘鎬，Email：zggao@imm.ac.cn

收稿日期：2016-01-06