納米載藥系統(tǒng)靶向腫瘤微環(huán)境治療策略

宋 柯，潘 昊，韓嘉藝，陳立江

(遼寧大學(xué)藥學(xué)院，沈陽(yáng) 110036)

在治療腫瘤過(guò)程中，手術(shù)、放療和化療被稱(chēng)為腫瘤的三大治療手段，從手術(shù)切除到化療藥物的問(wèn)世，再到放射治療，都是以直接切除、殺傷或滅活腫瘤細(xì)胞為主，這些手段在治療惡性腫瘤中取得了較好療效，但并不是對(duì)所有腫瘤都有效；此外，化療藥物難以分辨腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞，產(chǎn)生明顯的不良反應(yīng)。分子生物學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了癌變分子的識(shí)別，分子靶向藥物的成功應(yīng)用(如甲磺酸伊馬替尼、曲妥珠單抗等)是腫瘤生物治療的重大進(jìn)展，同時(shí)人們認(rèn)識(shí)到，腫瘤的發(fā)生是一個(gè)連續(xù)的基因改變的累積過(guò)程[1]。但是分子靶向藥物依然存在著水溶性低和毒性大等缺點(diǎn)，因大多數(shù)臨床使用的傳統(tǒng)藥物都是低相對(duì)分子質(zhì)量的化合物，通過(guò)擴(kuò)散滲透到腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞中，并不能完全排除全身毒性，較短的半衰期也迫使大多數(shù)低相對(duì)分子質(zhì)量的抗癌藥物在最大耐受劑量下使用。納米技術(shù)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展使多種治療方法和制劑的聯(lián)合使用成為可能，納米載體不僅可以通過(guò)腫瘤有高滲透長(zhǎng)滯留效應(yīng)(enhanced permeability and retention effect，EPR效應(yīng))來(lái)優(yōu)先遞送藥物，還由于其粒徑、形狀、表面特性等可控，可以用來(lái)提高生物利用度、控制藥物釋放、減少藥物不良反應(yīng)、提供病人更好的劑量時(shí)間表等。在此領(lǐng)域科學(xué)家也進(jìn)行了非常深入的探討[2-4]。此外，納米載體也可通過(guò)特定的靶向配體進(jìn)行表面修飾，用來(lái)靶向腫瘤和其他基質(zhì)成分。在過(guò)去20多年里，已有20多種納米制劑被批準(zhǔn)用于臨床[5]，其中以脂質(zhì)體納米粒和聚合物-藥物結(jié)合物為主。然而雖然這些納米制劑在減少不良反應(yīng)和誘導(dǎo)腫瘤消退上有極大的成效，但僅限于少數(shù)幾種腫瘤，腫瘤耐藥性和不能根治依然是極大的問(wèn)題。其中，腫瘤微環(huán)境是阻礙納米系統(tǒng)治療的重要原因，這是由于腫瘤細(xì)胞和微環(huán)境的雙向交流(類(lèi)似正常細(xì)胞間的交流，可以促進(jìn)正常組織的發(fā)育和功能)，腫瘤細(xì)胞間以及和微環(huán)境的相互作用能決定并且改變腫瘤的表型，因此造成治療的困難[6-7]。此外，大量證據(jù)表明，涉及腫瘤微環(huán)境的機(jī)制也會(huì)影響腫瘤耐藥性，如美國(guó)布羅德研究所的研究人員[8]曾在試管中模擬了腫瘤微環(huán)境，將癌細(xì)胞和健康細(xì)胞共培養(yǎng),再加入抗腫瘤藥物，結(jié)果顯示原本抗腫瘤效果較好的藥物效果大為減弱，表明腫瘤細(xì)胞或能夠利用周?chē)h(huán)境中的健康細(xì)胞來(lái)抵抗抗腫瘤藥物。

因此，而深入認(rèn)識(shí)腫瘤微環(huán)境、了解其構(gòu)成及對(duì)免疫調(diào)節(jié)的影響、復(fù)雜的信號(hào)通路和特殊生理特性等可以為未來(lái)治療腫瘤提供新的手段并為研制新的抗腫瘤藥物提供依據(jù)，同時(shí)優(yōu)化納米載藥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以克服一些傳統(tǒng)療法所不能解決的問(wèn)題，這也為多靶點(diǎn)治療、聯(lián)合用藥等治療方法提供策略。

1 腫瘤細(xì)胞和微環(huán)境間的相互交流

腫瘤細(xì)胞與其微環(huán)境間的相互交流如圖1所示，以上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)換來(lái)源為例，基底膜被破壞，腫瘤細(xì)胞通過(guò)分泌一些生長(zhǎng)因子和蛋白酶來(lái)激活基質(zhì)環(huán)境，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)可以促進(jìn)腫瘤血管生成，基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloprotease,MMP)可以直接或間接降解細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的多種成分。這些酶可以以自分泌和旁分泌的方式發(fā)揮作用，同時(shí)，它們特異性遷移并侵襲ECM，同時(shí)影響蛋白酶及抑制劑的表達(dá)。細(xì)胞外基質(zhì)原本是不斷降解和重建的平衡，但腫瘤細(xì)胞的出現(xiàn)打破了這種平衡，這些分子和腫瘤細(xì)胞過(guò)表達(dá)的生長(zhǎng)因子促進(jìn)腫瘤新生血管生成、激活基質(zhì)炎癥細(xì)胞和腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(tumor-associated fibroblast,TAF)，TAF分泌更多的生長(zhǎng)因子和蛋白酶，在級(jí)聯(lián)中擴(kuò)增這些信號(hào)，從而促進(jìn)惡性腫瘤生長(zhǎng)的活化基質(zhì)的重建[9]。這些活化基質(zhì)重建后流動(dòng)性低，如一些膠原成分會(huì)抑制腫瘤的遷移，但腫瘤細(xì)胞又會(huì)分泌生長(zhǎng)因子和蛋白酶來(lái)降解基質(zhì)，幫助自己遷移，因此腫瘤微環(huán)境和腫瘤細(xì)胞是相互促進(jìn)又相互抵抗的矛盾體。

2 納米載藥系統(tǒng)

納米載藥系統(tǒng)按作用原理不同可分為主動(dòng)靶向傳遞系統(tǒng)和被動(dòng)靶向傳遞系統(tǒng)。按組成不同可分為納米粒、聚合物-藥物結(jié)合物、納米膠束、脂質(zhì)體、納米凝膠和一些新型納米載藥系統(tǒng)如細(xì)胞膜載體(如表1所示)。按環(huán)境敏感類(lèi)型的不同可分為pH敏感型、酶敏感型、溫度敏感型、還原性敏感型和光敏性納米載藥系統(tǒng)等。主動(dòng)靶向指納米系統(tǒng)表面修飾特定的分子與腫瘤部位某些受體特異性結(jié)合，被動(dòng)靶向是依靠腫瘤部位特有的生理和病理環(huán)境以及納米系統(tǒng)自身的性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)制劑或藥物的蓄積，通過(guò)EPR效應(yīng)以及對(duì)納米系統(tǒng)粒徑和電荷智能化控制來(lái)設(shè)計(jì)傳遞系統(tǒng)。

圖1腫瘤細(xì)胞和其微環(huán)境間的相互交流

表1不同組成的納米載藥系統(tǒng)

類(lèi) 別結(jié) 構(gòu)載藥方式優(yōu) 點(diǎn)限 制納米粒具有親脂性?xún)?nèi)核的納米微球/納米微囊/聚合物納米顆粒物理包裹/化學(xué)結(jié)合穩(wěn)定性好靜脈注射毒性聚合物-藥物結(jié)合物藥物與生物可降解的聚合物結(jié)合化學(xué)結(jié)合增加藥物溶解度,載藥量高易水解納米膠束通過(guò)自組裝形成的核-殼結(jié)構(gòu)物理包裹/化學(xué)結(jié)合易于制備,增強(qiáng)脂溶性藥物的穩(wěn)定性穩(wěn)定性低,稀釋后解聚脂質(zhì)體磷脂雙分子層物理封裝生物相容性好,不易引起免疫反應(yīng)穩(wěn)定性低,親水藥物易滲漏納米凝膠物理或化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)物理包裹/化學(xué)連接穩(wěn)定性好,比表面積大,載藥量高藥物-蛋白-細(xì)胞交叉反應(yīng)細(xì)胞膜紅細(xì)胞膜,白細(xì)胞膜,菌膜等物理包裹/化學(xué)連接生物相容,生物偽裝,逃避免疫完整性未知,被破壞后不良反應(yīng)未知

目前有很多納米制劑已經(jīng)被應(yīng)用于臨床治療，如Doxil[10](聚乙二醇多柔比星脂質(zhì)體，F(xiàn)DA批準(zhǔn)的第1個(gè)納米制劑)以及Abraxane[11](紫杉醇白蛋白納米粒)，Marqibo[12](硫酸長(zhǎng)春新堿脂質(zhì)體)等，能改善治療性能和減少不良反應(yīng)，但是研究發(fā)現(xiàn)，這些納米顆粒主要聚集于微血管和腫瘤組織的周?chē)?，無(wú)法穿透腫瘤組織，存活的腫瘤細(xì)胞會(huì)繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖，還可能會(huì)自我更新產(chǎn)生耐藥性[13]。

3 納米載藥系統(tǒng)靶向腫瘤微環(huán)境治療策略

根據(jù)納米載藥系統(tǒng)靶向腫瘤微環(huán)境的靶點(diǎn)不同，可將其主要分為靶向腫瘤血管、靶向腫瘤細(xì)胞間液及細(xì)胞外基質(zhì)、靶向腫瘤基質(zhì)細(xì)胞、靶向腫瘤相關(guān)樹(shù)狀突觸細(xì)胞和靶向腫瘤干細(xì)胞。根據(jù)這些不同的靶點(diǎn)，以及腫瘤微環(huán)境的異?；梢栽O(shè)計(jì)不同類(lèi)型的納米載藥系統(tǒng)來(lái)傳遞藥物、實(shí)現(xiàn)靶向治療。如因腫瘤細(xì)胞在有氧和無(wú)氧條件下均有高的糖酵解率，導(dǎo)致腫瘤基質(zhì)的pH范圍在6.2～6.9[14]，低于正常組織的pH水平(7.4)，而且腫瘤細(xì)胞核內(nèi)體和溶酶體有著更低的pH，可以利用酸不穩(wěn)定基團(tuán)(如縮醛、腙、亞胺、酯等)構(gòu)建pH響應(yīng)性的傳遞系統(tǒng)。如根據(jù)腫瘤微環(huán)境中存在過(guò)度表達(dá)的蛋白酶和細(xì)胞因子等物質(zhì)，可構(gòu)建被蛋白酶特異性水解或與細(xì)胞因子特異性結(jié)合的傳遞系統(tǒng)[15]。如根據(jù)腫瘤部位對(duì)高熱造成的損傷敏感，構(gòu)建溫敏材料在腫瘤微環(huán)境或腫瘤細(xì)胞內(nèi)發(fā)生相轉(zhuǎn)變，還可以結(jié)合腫瘤熱療等[16]，以及其他的一些治療策略。

3.1 靶向腫瘤血管

腫瘤血管的生成是腫瘤細(xì)胞獲取更多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、遷移和侵襲的必要途徑，促血管生長(zhǎng)因子主要有VEGF家族、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(fibroblast growth factor,FGF)、血小板衍生生長(zhǎng)因子(platelet derived growth factor,PDGF)家族和血管生成素(angiopoietin,ANG)。腫瘤血管生成抑制劑主要作用于腫瘤血管基底膜，通過(guò)特異性抑制腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，拮抗促血管生成因子。由于突變的腫瘤細(xì)胞可以生成其他一些促血管生成蛋白來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，因而相對(duì)于腫瘤細(xì)胞，血管內(nèi)皮細(xì)胞被認(rèn)為是基因組相對(duì)穩(wěn)定的[17]。此外，納米粒進(jìn)入腫瘤血管時(shí)，首先被內(nèi)皮細(xì)胞層內(nèi)化，故很多研究者將其作為抗血管生成藥物的靶點(diǎn)和療效評(píng)估的標(biāo)志物。但是抗血管生成治療并沒(méi)有想象中的樂(lè)觀，Pàezribes等[18]研究表明，抗血管生成治療會(huì)增加惡性腫瘤的進(jìn)展、促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，這可能是因?yàn)槟[瘤多種形式的逃避抵抗，導(dǎo)致疾病的復(fù)發(fā)。故而有研究者試圖通過(guò)抑制腫瘤新生血管生成、腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的雙重靶向來(lái)提高治療效果。

Gu等[19]利用纖維黏連蛋白可變剪切片段(extra domain B,EDB)在膠質(zhì)瘤新生血管內(nèi)皮細(xì)胞與膠質(zhì)瘤細(xì)胞中都過(guò)表達(dá)的特點(diǎn)，制備了用EDB靶向肽APTEDB修飾的聚乙二醇-聚乳酸(polyethylene glycol-polylactic acid,PEG-PLA)納米粒運(yùn)載紫杉醇(PTX)，實(shí)現(xiàn)腫瘤血管、腫瘤細(xì)胞雙重靶向，并比較了未用EDB修飾的納米粒(NP-PTX)和修飾后納米粒(APT-NP-PTX)的特性。二者的粒徑、載藥量及包封率都很相似，而APT-NP-PTX對(duì)HUVEC細(xì)胞和U87MG細(xì)胞均顯示出劑量依賴(lài)毒性，且各劑量和NP-PTX相比，毒性均有顯著提高(P<0.05)。體內(nèi)近紅外成像和體內(nèi)分布研究表明，APT-NP-PTX顯示更好的腫瘤靶向性和較高的腫瘤內(nèi)積累，并且有較低的伴隨毒性。

夫馬吉欣(TNP-470)是煙曲霉素類(lèi)似物，Ingber等[20]于1990年首次發(fā)現(xiàn)其具有抗血管生成作用，臨床實(shí)驗(yàn)證明其具有抗腫瘤活性[21]，但是隨后人們發(fā)現(xiàn)TNP-470在最優(yōu)抗腫瘤劑量下有神經(jīng)毒性[22]。Segal等[23]將N-(2-羥丙基)甲基丙烯酰胺[N-(2-hydroxypropyl)methyl acrylamide,HPMA]聚合物和阿侖唑奈(alendronate,ALN)以及TNP-470共聚形成HPMA聚合物-ALN-TNP-470(圖2)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)靶向骨轉(zhuǎn)移瘤上皮和內(nèi)皮間質(zhì)、聯(lián)合治療癌癥相關(guān)骨病。ALN和TNP-400都是通過(guò)Gly-Gly-Pro-Nle肽鍵連接，在體內(nèi)可以被組織蛋白酶K水解。由于循環(huán)血管內(nèi)皮細(xì)胞(circulating endothelial cell,CEC)可作為測(cè)量抗血管生成活性的生物標(biāo)志物[24-26]，在非荷瘤小鼠中，相比ALN與TNP-470單獨(dú)給藥組，ALN和TNP-470聯(lián)合用藥顯著誘導(dǎo)CEC凋亡，表現(xiàn)出對(duì)正常血管的毒性，而納米系統(tǒng)組無(wú)顯著影響，但是在給藥K7M2荷瘤小鼠實(shí)驗(yàn)中，納米系統(tǒng)組中凋亡的CEC水平是對(duì)照組的4倍，表明此種治療方法靶向性良好、對(duì)正常血管的毒性低。此外，HPMA作為優(yōu)良的生物可降解材料，并無(wú)PEG長(zhǎng)循環(huán)帶來(lái)的累積毒性，有替代PEG的生物前景。

盡管納米載藥系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，靶向腫瘤血管治療還有很多難題要解決，如腫瘤抵抗血管生成藥物的現(xiàn)象和如何能更好地使腫瘤血管正常化等問(wèn)題。

在最近對(duì)腫瘤血管的研究中，Navarro等[27]發(fā)現(xiàn)一類(lèi)抗血管生成藥物——多激酶抑制劑(TKIs)可以改善乳腺癌和肺癌小鼠模型的低氧狀態(tài)。研究者指出，即使腫瘤部位含氧量正常，腫瘤細(xì)胞也會(huì)關(guān)閉糖酵解途徑轉(zhuǎn)而依賴(lài)線粒體代謝，這是腫瘤生存的必要條件。研究者將TKls與苯乙雙胍等線粒體抑制藥物聯(lián)合使用，協(xié)同效果良好，這一發(fā)現(xiàn)揭示了腫瘤抵抗抗血管生成藥物的可能機(jī)制，為其臨床應(yīng)用提供了新策略。Lin等[28]對(duì)腫瘤患者體內(nèi)的CEC和循環(huán)腫瘤細(xì)胞(circulating tumor cell,CTC)進(jìn)行了系統(tǒng)的檢測(cè)、鑒別和比較，首次發(fā)現(xiàn)腫瘤患者體內(nèi)存在染色體異倍體CEC，此次研究讓人們清晰認(rèn)識(shí)到異倍體CTC和異倍體CEC是兩類(lèi)不同的細(xì)胞，有助于人們進(jìn)一步了解CEC在腫瘤血管生成以及腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移中的相關(guān)性。

3.2 靶向細(xì)胞間液及細(xì)胞外基質(zhì)

細(xì)胞外基質(zhì)是基質(zhì)細(xì)胞分泌到細(xì)胞外間質(zhì)中的大分子物質(zhì)，由上皮和內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生。研究表明致密的細(xì)胞外基質(zhì)會(huì)減緩大分子的滲透和擴(kuò)散，如纖維狀膠原會(huì)限制粒徑大于50 nm的粒子運(yùn)動(dòng)[29],此外還會(huì)形成高壓環(huán)境，造成腫瘤治療的困難，粒徑智能化調(diào)節(jié)的納米系統(tǒng)是提高藥物穿透性一種策略。

圖2HPMA共聚物-ALN-TNP-470化學(xué)結(jié)構(gòu)

Wang等[30]用熱引發(fā)自由基聚合的方法將聚乙二醇單甲醚-聚乳酸-衣康酸[methoxyl poly (ethylene glycol)-poly(lactic acid)-itaconic acid,PLE-AC]制備成一種pH響應(yīng)的水凝膠[P(LE-IA-MEG)]，一分子衣康酸有兩個(gè)羧基基團(tuán)，具有良好的pH響應(yīng)性能。研究表明，與pH 1.2的條件相比，在pH 6.8時(shí)，該水凝膠體積明顯增大，橫截面變得松散，有利于藥物的釋放。而較大的凝膠顆粒在腫瘤組織外可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)，進(jìn)入腫瘤后，納米藥物粒徑變小，利于穿透。體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)和溶血試驗(yàn)表明，PLE-AC不會(huì)導(dǎo)致溶血、細(xì)胞毒性低，是安全的藥物載體候選材料。

細(xì)胞外基質(zhì)的Ⅰ型膠原網(wǎng)絡(luò)會(huì)阻礙藥物進(jìn)入腫瘤內(nèi)部，Zhang等[31]先給藥氯沙坦，降低Ⅰ型膠原的水平，然后靜脈注射pH敏感的紫杉醇脂質(zhì)體，該脂質(zhì)體用R8肽修飾，當(dāng)其通過(guò)EPR效應(yīng)到達(dá)細(xì)胞間液時(shí)，低pH的環(huán)境使腙鍵斷裂、暴露出R8肽，繼而被腫瘤細(xì)胞攝取，發(fā)揮藥效。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，該脂質(zhì)體有良好的靶向性，同時(shí)研究表明氯沙坦的聯(lián)合治療不僅顯著提高了抗腫瘤活性(P<0.05)、增加了納米系統(tǒng)在腫瘤部位的積聚，還降低了腫瘤間質(zhì)壓力、提高了氧含量。但是氯沙坦作為一種血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑，可能會(huì)導(dǎo)致腫瘤血管擴(kuò)張，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移，故而控制給藥劑量是重要因素。

由于腫瘤部位的谷胱甘肽(glutathione，GSH)濃度高于正常組織，本課題組[32]設(shè)計(jì)了一種基于谷胱甘肽還原響應(yīng)性的接枝共聚物膠束(圖3)，該膠束以胱胺二鹽酸鹽為橋鏈將聚丙烯酸和維生素E琥珀酸酯通過(guò)二硫鍵連接，用來(lái)提高索拉非尼(sorafenib,SFN)的水溶性并控制其釋放，同時(shí)減少了索拉非尼毒性，體外釋放結(jié)果顯示，該膠束在低濃度GSH下穩(wěn)定，在高濃度GSH存在下，二硫鍵斷裂，紫杉醇48 h累積釋放量高達(dá)85%。

圖3索拉非尼封裝膠束及響應(yīng)性釋放[29]

3.3 靶向腫瘤基質(zhì)細(xì)胞

腫瘤微環(huán)境內(nèi)的基質(zhì)細(xì)胞會(huì)通過(guò)細(xì)胞黏附或分泌因子介導(dǎo)的旁分泌方式支持腫瘤生長(zhǎng)，如內(nèi)皮細(xì)胞、炎癥細(xì)胞、TAF等都被認(rèn)為是抗腫瘤治療的潛在靶點(diǎn)。上述提到，相比腫瘤血管，內(nèi)皮細(xì)胞被認(rèn)為是相對(duì)生理穩(wěn)定的，一些內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物也存在于腫瘤上，故有研究者設(shè)計(jì)靶向內(nèi)皮細(xì)胞的納米系統(tǒng)來(lái)減少氧氣及營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，達(dá)到“餓死腫瘤”的目的，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)雙重靶向。

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞表面甘露糖受體大量表達(dá)，故甘露糖被用作靶向巨噬細(xì)胞的納米系統(tǒng)靶向配體[33]，許多納米系統(tǒng)也被設(shè)計(jì)為巨噬細(xì)胞成像用于診斷治療[34]。以前巨噬細(xì)胞被認(rèn)為是免疫系統(tǒng)分泌用來(lái)攻擊消除腫瘤的細(xì)胞，但M2型巨噬細(xì)胞可以通過(guò)多種途徑參與腫瘤血管生成，此外大量的研究表明，M1型巨噬細(xì)胞有抗腫瘤特性[35],目前的焦點(diǎn)在于如何調(diào)節(jié)M1/M2型巨噬細(xì)胞的比例或調(diào)節(jié)其表型變化以改善治療。

TAF的作用很多，如合成分泌ECM、通過(guò)TGF-β介導(dǎo)的VEGF-A來(lái)激活血管生成、分泌細(xì)胞因子來(lái)間接幫助腫瘤轉(zhuǎn)移[36]。Zhang等[37]指出，在富含基質(zhì)的膀胱癌模型中，TAF水平高，腫瘤生長(zhǎng)加快。將吉西他濱和順鉑納米粒聯(lián)合給藥，多次注射后α-SMA陽(yáng)性成纖維細(xì)胞的生成減少了87%以上(免疫熒光)，相比聯(lián)合給藥組(游離藥物)，經(jīng)復(fù)合納米粒治療，腫瘤組織的通透性提高2.75倍。

3.4 靶向腫瘤相關(guān)樹(shù)突狀細(xì)胞

隨著腫瘤惡化，腫瘤間質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)抑制免疫系統(tǒng)的微環(huán)境，導(dǎo)致免疫系統(tǒng)產(chǎn)生對(duì)腫瘤的免疫耐受，腫瘤細(xì)胞抗原性減弱，難以被免疫系統(tǒng)識(shí)別和清除[38]。幫助腫瘤細(xì)胞逃避免疫最為重要的因子為程序性死亡受體及配體(PD-1/PD-L1)和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原(CTLA-4)[39]，相關(guān)靶向治療的藥物有如Nivolumab和Pembrolizumab[40]。其中，樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cells,DCs)是已知最具有潛力的抗原呈遞細(xì)胞，腫瘤相關(guān)樹(shù)突狀細(xì)胞(tumor-associated dendritic cells,TADCs)疫苗被認(rèn)為是最具潛力的腫瘤免疫治療方法，原因在于其可刺激宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生特異性抗腫瘤免疫應(yīng)答、誘導(dǎo)細(xì)胞毒性腫瘤T細(xì)胞來(lái)殺傷腫瘤細(xì)胞。

與傳統(tǒng)的腫瘤疫苗相比，“納米疫苗”具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈兡軌虮Ｗo(hù)抗原免受蛋白質(zhì)降解、優(yōu)化體內(nèi)樹(shù)突狀細(xì)胞特異性傳遞，并允許多種抗原、免疫刺激抗體、細(xì)胞因子和寡核苷酸的組合傳遞，可以促進(jìn)免疫細(xì)胞活化、提高腫瘤疫苗作用甚至代替腫瘤疫苗。

與正常的DC相比，TADCs對(duì)TLR刺激反應(yīng)響應(yīng)性較差，會(huì)造成腫瘤疫苗的作用障礙，這一現(xiàn)象與STAT3信號(hào)通路過(guò)度激活相關(guān)。Luo等[41]制備了一種多肽類(lèi)膠束，用來(lái)共封裝poly IC、STAT3 siRNA和OVA抗原。結(jié)果顯示，體內(nèi)和體外試驗(yàn)中，STAT3在TADCs中的表達(dá)均減少了50%以上，CD86、CD40和IL-12表達(dá)升高，表明該納米載藥系統(tǒng)可以有效誘導(dǎo)TADC的成熟和活化。該納米載藥系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤的微環(huán)境和激發(fā)有效的抗腫瘤免疫反應(yīng)，增加成熟的CDs和減少免疫抑制細(xì)胞，從而使腫瘤得到顯著的抑制。

Reddy等[42]經(jīng)皮內(nèi)注射不同粒徑的納米粒，發(fā)現(xiàn)腫瘤間質(zhì)液可以高效地將超小納米顆粒(25 nm)傳遞到毛細(xì)淋巴管及引流淋巴結(jié)，可以靶向近半淋巴滯留處的樹(shù)突狀細(xì)胞，而粒徑在100 nm的納米粒傳遞效率僅為10%，表明納米粒的粒徑大小可直接影響其進(jìn)入TADCs。這些納米粒的表面化學(xué)特性可以激活補(bǔ)體級(jí)聯(lián)反應(yīng)，可在原位有效激活TADCs并成像。

在最近的研究中，Sagiv-Barfi等[43]用“原位接種”的方法研制出了一種新型腫瘤疫苗，注射到腫瘤部位后引發(fā)T細(xì)胞免疫應(yīng)答，全身攻擊腫瘤細(xì)胞，該免疫刺激劑可治療多種腫瘤，并且效果顯著，目前已進(jìn)入臨床研究。

3.5 靶向腫瘤干細(xì)胞

越來(lái)越多的研究證明腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cells,CSCs)與腫瘤復(fù)發(fā)和耐藥性有著直接原因[44-45]，也有人將其稱(chēng)為具有干細(xì)胞表型的腫瘤細(xì)胞。腫瘤干細(xì)胞相比普通腫瘤細(xì)胞,有著多種高表達(dá)的標(biāo)志物,如CD44、CD133和EPCAM等。目前關(guān)于腫瘤干細(xì)胞的來(lái)源爭(zhēng)論不一，主要有兩種觀點(diǎn)，一種認(rèn)為腫瘤干細(xì)胞由正常干細(xì)胞轉(zhuǎn)變而來(lái)，另一種認(rèn)為腫瘤細(xì)胞中只有小部分細(xì)胞具有形成并維持腫瘤生長(zhǎng)和異質(zhì)性的能力，被認(rèn)為是腫瘤的起始。

Fiorillo等[45]研究表明將氧化石墨烯納米化，能有效抑制多種腫瘤細(xì)胞系的形成，其可以選擇性靶向CSC，而不是僅僅簡(jiǎn)單地作為藥物傳遞系統(tǒng)。對(duì)MCF7 CSCs研究表明，氧化石墨烯對(duì)抑制腫瘤球形成表現(xiàn)出劑量依賴(lài)性，更為重要的是，氧化石墨烯不影響MCF7細(xì)胞系非腫瘤干細(xì)胞的生存能力，顯示出良好的選擇性。隨后他們對(duì)其他5種腫瘤細(xì)胞模型(SKOV3、PC3、MIA-PaCa-2、A549、U87MG細(xì)胞系)進(jìn)行了試驗(yàn)，同時(shí)研究了氧化石墨烯對(duì)已知CSCs信號(hào)通路的影響，發(fā)現(xiàn)其對(duì)其他5種腫瘤細(xì)胞模型的CSCs有相似的抑制作用，并發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯主要抑制Wnt、Notch、STAT1/3和NRF-2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。有趣的現(xiàn)象在于研究者發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯可能通過(guò)誘導(dǎo)CSCs分化成為非腫瘤干細(xì)胞來(lái)實(shí)現(xiàn)抑制作用此外，Justilien等[46]首次發(fā)現(xiàn)MMP-10是極其重要的肺癌干細(xì)胞基因和新靶點(diǎn)。Ames等[47]通過(guò)多個(gè)臨床前模型研究表明活化的自然殺傷細(xì)胞優(yōu)先靶向具有腫瘤干細(xì)胞表型的腫瘤細(xì)胞，將免疫療法和細(xì)胞毒性治療相結(jié)合，有助于克服腫瘤耐藥性。

4 結(jié) 語(yǔ)

如上所述，腫瘤微環(huán)境中存在了大量可以影響腫瘤生長(zhǎng)的因素：如腫瘤血管非正?；?、高密度的細(xì)胞外基質(zhì)限制了納米粒的穿透、腫瘤細(xì)胞與間質(zhì)的交流，促進(jìn)其生長(zhǎng)等。目前納米載藥系統(tǒng)靶向策略主要為：①腫瘤血管、內(nèi)皮細(xì)胞雙重靶向，以達(dá)到腫瘤血管正?；颉梆I死腫瘤”的目的；②降低腫瘤間質(zhì)壓力、改善腫瘤基質(zhì)中的缺氧環(huán)境，提高納米載體及藥物的穿透性；③靶向基質(zhì)細(xì)胞，降低或阻斷腫瘤細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞間的交流，同時(shí)也會(huì)影響免疫相關(guān)微環(huán)境；④靶向腫瘤相關(guān)樹(shù)突狀細(xì)胞，增強(qiáng)誘導(dǎo)細(xì)胞毒性腫瘤T細(xì)胞來(lái)殺傷腫瘤、減弱腫瘤的免疫抑制；⑤靶向腫瘤干細(xì)胞，以期找到一種根源治療的方法。

目前納米載藥系統(tǒng)靶向腫瘤微環(huán)境主要存在的問(wèn)題是：①環(huán)境敏感型納米載藥系統(tǒng)的響應(yīng)性不夠好；②納米載藥系統(tǒng)容易被免疫系統(tǒng)清除或自身累積產(chǎn)生毒性；③腫瘤組織的高度異質(zhì)性會(huì)帶來(lái)納米粒分布的異質(zhì)性，從而產(chǎn)生耐藥性。如今面臨的挑戰(zhàn)是如何正確認(rèn)識(shí)腫瘤微環(huán)境，認(rèn)識(shí)到其異質(zhì)性而不是把不同類(lèi)型的腫瘤同一而論，即便是同一類(lèi)型腫瘤，組織間也存在著差別；如何設(shè)計(jì)響應(yīng)性好、選擇性高并且釋放動(dòng)力學(xué)優(yōu)良的納米載藥系統(tǒng)；如何設(shè)計(jì)逃避免疫的生物相容性材料并能被有效清除，如Gao等[48]建立了紅細(xì)胞膜包裹pH響應(yīng)的納米粒載藥系統(tǒng)；如何設(shè)計(jì)多功能的納米載藥系統(tǒng)，使其能夠同時(shí)靶向腫瘤細(xì)胞及間質(zhì)細(xì)胞，又能阻斷腫瘤細(xì)胞與細(xì)胞間質(zhì)之間的交流，如Swami等[49]將骨髓瘤和骨轉(zhuǎn)移微環(huán)境作為靶點(diǎn)；以及如何開(kāi)發(fā)更加復(fù)雜、貼近真實(shí)的離體數(shù)學(xué)模型和臨床相關(guān)的體內(nèi)模型、更準(zhǔn)確的影像來(lái)充分探究腫瘤微環(huán)境。