基于核酸兩親性化合物的納米載藥體系在抗癌方面的研究進展

范書華，李 川，楊強強，于淑嫻，汪 娟，王月霞，洪 敏

(1.聊城大學 化學化工學院，山東 聊城 252059；2. 齊魯工業(yè)大學(山東省科學院)山東省高校輕工精細化學品重點實驗室、化學化工學院，山東 濟南 250353)

0 引言

兩親性驅動的自組裝，是一種通過簡單的自下而上的方式，對泡孔納米結構進行高效制備的常用策略，已被廣泛用于不同類型囊泡組裝體的設計中[1,2]。核酸兩親性化合物主要是一類由疏水基團修飾的寡核苷酸分子，該類物質可以通過有機合成及固相合成技術制備得到。眾所周知，由于負電性磷酸骨架的存在，親水性的核酸分子能夠均勻分散在水溶液中，而疏水單元在水溶液中則趨向于形成更穩(wěn)定的組裝結構，使得核酸兩親性化合物在水溶液中多以具有寡核苷酸冠層組裝體的形式存在[3]。因此，使得這些核酸兩親性分子一方面具有分子識別、儲存和傳遞編碼信息的能力，另一方面，它們還可以自組裝形成膠束、脂質體、納米顆粒等軟的聚集體。與核酸修飾的硬的納米組裝體(如金納米粒子、量子點等)相比，軟的核酸組裝體的報道相對較少，這可能主要是由于其較差的穩(wěn)定性，且制備處理相對較復雜的原因。目前，鑒于軟材料的動態(tài)特性，其在實際應用領域已經顯示出極大的價值。而對于具有軟囊狀結構的組裝體，可以實現對親水性或疏水性藥物的負載，逐漸引起人們的關注[4]。尤其是在癌癥治療領域，負載抗癌藥物的基于核酸兩親性化合物的納米組裝體，在藥物的靶向輸送方面被廣泛報道。

兩親性化合物中的核酸部分可以是寡核苷酸鏈(RNA)，比如通過二硫鍵將RNA直接與疏水單元相連，也可以是脫氧寡核苷酸鏈(DNA)，并且由于DNA良好的穩(wěn)定性，已被廣泛地應用到核酸兩親性化合物的合成中。對于由DNA兩親性化合物在水介質中自組裝得到的納米結構，由于其表面單鏈DNA的存在，為通過序列特異性的DNA互補雜交將其他功能分子整合到納米結構表面提供了機會，例如，結合上能夠進行基因調控的反義基因序列，或者具有靶向性的核酸適配體。另外，核酸兩親性化合物納米組裝體的內腔，還可以裝載其他一些脂溶性或水溶性藥物，從而拓展了藥物進入體內的路徑。

為了讓形成的核酸兩親性化合物組裝體更穩(wěn)定，對于疏水單元的研究也越來越廣泛。常用的疏水基團有天然脂肪烷基鏈、氟化烷基鏈[5,6]或一些常見的表面活性劑疏水基團，它們可以以不同形式與寡核苷酸的不同部分(即戊糖環(huán)、磷酸主鏈或堿基基團)共價結合。通常，疏水基團可通過固相合成法被連接到寡核苷酸序列的3′端、5′端或鏈的中間三個不同部位，具體連接方式如：(1) 首先將疏水基團結合到固相合成柱上，以此為起點作為核酸序列的3′端，再進行后續(xù)核酸鏈的合成，從而得到3′端修飾有疏水基團的核酸兩親性化合物； (2) 先在固相合成柱上合成一段設定好的核酸序列，最后利用疏水基團修飾的亞磷酰胺分子將疏水部分結合到核酸序列的5′修飾，從而得到5′端修飾有疏水基團的核酸兩親性化合物；(3) 利用固相合成法，將預先合成好且有特定基團修飾的核苷構建模塊，使其結合到設定好序列的寡核苷酸序列中，隨后通過修飾的特定基團與疏水基團進行共價連接[7]，得到中間部分修飾有疏水基團的核酸兩親性化合物。

除了利用固相合成法制備疏水基團修飾的寡核苷酸之外，“點擊化學”也被廣泛應用于核酸-疏水基團結合體的合成中。通常在寡核苷酸序列的5′端修飾一個疊氮基團，隨后與疏水基團上修飾的炔基發(fā)生環(huán)加成反應，從而得到核酸兩親性化合物[8,9]。另外，親水的核酸序列還可以通過非共價相互作用與疏水基團相連，得到核酸兩親性化合物，例如Albert等[10]報道了一種基于β-環(huán)糊精(β-CD)和金剛烷之間的主-客體相互作用的非共價方法合成的一種DNA兩親性化合物。

在常用的疏水基團中，最典型的是脂肪烷基鏈[11-13]，它們可以通過特殊的官能團將其與親水性的核酸進行偶聯，得到脂質-寡核苷酸偶聯物。此外，膽固醇和一些高分子聚合物也可以作為疏水部分與核酸偶聯[14,15]，得到的結合體已被廣泛應用于錨定細胞膜、核酸納米技術以及靶向癌細胞等領域的研究。近兩年，基于疏水肽鏈結合一定的核酸序列組成的兩親性化合物組裝得到的納米載藥系統，在靶向治療[16]以及基因敲除研究中[17]表現出了廣闊的應用前景。

除了在核酸兩親性化合物的合成方面進行探究之外，研究者們在基于核酸兩親性化合物組裝得到的納米結構作為藥物載體方面也進行了廣泛的研究。并且，由核酸-疏水基團構建的兩親性化合物因其表面結合有致密且高度定向的功能化核酸，可以實現有針對性地給藥，具有很高的靶向性，在抗癌領域可以一定程度上減少化療藥物對正常細胞的毒性，因此，在抗癌藥物的靶向輸送方面表現出極大的臨床應用潛力。但上述工作整體來說研究不夠深入，而且有限的載藥量導致的癌細胞抑制率并不是太高。不過這些工作為構建多功能核酸兩親性化合物組裝體的進一步深究和開發(fā)奠定了基礎。

為深化該領域的研究，本文綜述了近年來核酸兩親性化合物新型組裝體的種類以及在抗癌方面的研究進展，分析和總結了其在抗癌方面存在的主要問題和發(fā)展趨勢，以期望為實現化療藥物與基因藥物的同時負載，或聯合光熱療法等治療手段，構建多功能核酸組裝體提供借鑒和指導。

1 核酸兩親性化合物的種類

高效納米載體的制備是生物醫(yī)學和制藥領域的重要課題之一。近年來，研究者們進行了許多基于核酸兩親性化合物的納米載藥體系的研究。在已報道的這些研究工作中，核酸主要是DNA和RNA。如若按照核酸上被修飾的疏水基團的種類來分類，主要分為三大類：一類是核酸功能化的低分子化合物(包括疏水烷基鏈及膽固醇等)；第二類是被核酸修飾的高分子聚合物，這類雜交體多以聚乙二醇作為橋聯，其在一定程度上提高了整體的疏水性，使組裝體更穩(wěn)定；第三類是結合疏水肽鏈的核酸兩親性化合物，它們在基因敲除方面的應用被廣泛研究。盡管與核酸極性頭的輪廓長度相比，組裝體的親脂性部分相對較小(例如，對于18-聚膽固醇-寡核苷酸脂質體，親水部分與疏水部分的比例為8 nm∶1.6 nm)[18]，由于疏水效應可以快速克服庫侖排斥作用，兩親性化合物可以在水或緩沖液中發(fā)生自組裝。然而，對于導致兩親性化合物產生聚集的疏水部分的最小尺寸(盡管十二烷鏈可能太短)沒有明確的答案[19]。總的來說，上述三類核酸兩親性化合物，根據其自身的個體特異性，最終可組裝成不同的結構，如棒狀、球狀、層狀[20,21]等(見圖1)。下面就根據兩親性化合物中結合的不同的疏水基團分別進行介紹，并且為了突出其在作為抗癌藥物載體方面的應用，接下來重點介紹形成球狀組裝體的相關工作。

圖1 基于核酸兩親性化合物形成的不同構型的納米組裝體示意圖

1.1 核酸結合疏水性小分子的兩親性化合物體系

對于兩親性分子的研究，充當疏水部分的基團中研究最多的是鏈狀脂肪烷基，另外，一些環(huán)狀烷烴或芳烴基團(如膽固醇等)也可以與核酸形成兩親性化合物。它們通過亞磷酰胺[22,23]、酰胺鍵[24]、硫醇鍵[25]或疊氮[26]等中間體與核酸相連，形成的兩親性體系具有良好的生物相容性，常見的疏水性小分子如圖2所示。

圖2 核酸結合的疏水小分子種類

通過對疏水基團的前期結構進行特殊的設計，改變其疏水性能，進而間接影響核酸兩親性化合物的自組裝體的構型，使其盡可能地形成多層或多室的類似脂質體的囊狀結構，為后期進行載藥研究，提高其載藥量提供了有利的條件。同時也要注意，錨定在囊泡上的DNA結構對后期DNA雙鏈的形成有很大的影響，大多數報道的兩親性結構在寡核苷酸序列和脂質之間有一個間隔區(qū)，以減少其表面效應。例如，當膽固醇-DNA插入到帶負電的巨大脂質體的膜中時，需要一個PEG間隔子來促進后期DNA雜交雙鏈的形成[27]。

1.1.1 核酸-脂肪烷基鏈兩親性化合物。在水溶液中，由親水性寡核苷酸——“頭部”，通過一定的方法連接到疏水的脂質——“尾巴”上的核酸兩親性化合物，其在分子間疏水相互作用的誘導下能夠自發(fā)地組裝成單分散的具有脂質核心和核酸冠層[28]的三維囊狀納米結構。

生物納米技術是指使用生物分子來控制納米材料的結構和性能。其中一個研究最多的例子是DNA引導的無機納米粒子的組裝，如金納米粒子(AuNPs)。然而，對于DNA連接的軟納米顆粒，如脂質體，目前還缺乏系統的研究。對此，劉玨文課題組報道了DNA連接脂質分子(飽和或不飽和烷基脂肪鏈)的可編程組裝和系統表征[29]。他們的組裝體包括三個組成部分：兩種DNA功能化的脂質和一個連接體DNA，在這里DNA保持不變，脂質成分可以獨立改變。不同的脂質類別和DNA序列的連接都是基于相同的共軛化學，這表明該方法具有良好的通用性和可編程性。目前，多組分體系的融合技術已經相當成熟[30]，與已報道的系統相比，DNA控制的脂質雙層膜融合技術[31-33]改善了膜錨定和連接物結構，提高了膜融合效率，在靶向藥物輸送和基因調控方面有很好的應用前景。

烷基鏈的疏水作用使得核酸兩親性化合物在水溶液中形成囊泡結構，為了增強其穩(wěn)定性，進一步探索它們在復雜生物體系中的構象特征，Albert等[34]用一種基于固相“點擊”化學的模塊化方法合成了一種包含三組分的DNA-生色團-脂質兩親性化合物(圖3(a))，其中，疏水性的生色團可以通過π-π堆積作用增強該兩親性分子組裝體的穩(wěn)定性，表面密集的核酸使得組裝體具有更強的結合親和力和更高的熔融溫度。另外，可以直接通過生色團的熒光變化，探究該納米組裝體的構象特征。與此類似，譚蔚泓課題組[35]報道了一系列球形DNA-雙酰基脂質納米結構(DMFs)(圖3(b))，通過組成分子信標的核酸部分的構型變化，刺激其修飾的熒光分子產生熒光信號，以此探究不同因素對兩親性分子組裝體穩(wěn)定性的影響。

圖3 (a) 將DNA生色團雜交兩親物自組裝為基于DNA的表面工程膠束或囊泡的示意圖[34]；(b) 分子信標膠束火炬納米結構的示意圖[35]

同樣，為了增強體內的穩(wěn)定性，譚蔚泓課題組[36]利用分子間G-四鏈體的光可控解離設計了一種穩(wěn)定性可調的DNA膠束耀斑(圖4(a))。在這里，脂磷酰胺作為DNA膠束中的疏水核心，分子間平行的G-四鏈體被引入DNA膠束中以鎖定整個結構，這使得DNA膠束耀斑具有強大的結構穩(wěn)定性，不受血清白蛋白的破壞。然而，一旦暴露在光照的條件下，鏈雜交就會阻止G-四鏈體的形成，同時能與G-四鏈體序列互補且含有6個胸腺嘧啶的C6-DNA發(fā)生互補雜交，導致在血清白蛋白存在的情況下失去穩(wěn)定性，進而被細胞攝取。這種用共價相互作用形成的在脂肪酸結合血清白蛋白存在的情況下穩(wěn)定脂基膠束的可編程調節(jié)，進一步促進了生物相容性DNA膠束的發(fā)展。

除了共價相互作用，譚蔚泓課題組[12]進一步研究一種用非共價相互作用來增強納米載體的穩(wěn)定性，并且還結合了能靶向癌細胞的核酸適配體。由于脂質烷基鏈分子的使用，與細胞膜磷脂相似的結構也為其帶來了隨意嵌插膜表面的問題，一方面導致靶向癌細胞的選擇性降低，另外還可能導致其內部負載的藥物分子在細胞外的泄露。為此，他們利用甲基丙烯酰胺(methacrylamide)能夠在紫外光下交聯的特性，將其放入核酸適配體和脂質體中間，使新的兩親分子單體具有可交聯的能力，得到穩(wěn)定性好的膠束，該膠束也被證實擁有更專一的癌細胞靶向性(圖4(b))。

圖4 (a)穩(wěn)定性可調的DNA膠束示意圖[36]；(b)自組裝DNA-甲基丙烯酰胺-脂質膠束的光誘導交聯[12]

同樣用非共價相互作用，Albert等[10]合成了一種基于β-環(huán)糊精(β-CD)和金剛烷之間的主-客體相互作用的非共價方法得到的DNA兩親性化合物。β-CD通過點擊化學連接到炔烴修飾的DNA上，然后通過主客體的相互作用把金剛烷修飾的發(fā)色團與DNA-β-CD結合，它們在兩親性驅動下自組裝成DNA功能化的囊泡。由于飽和烷基鏈修飾的金剛烷分子有極強的疏水作用，這些囊泡具有很好的熱穩(wěn)定性。綜合的模塊化性質使其在非共價方法中的偶聯效率得以提高，并在一定程度上避免了耗時的化學合成。然而，囊泡的不可逆性使得其作為納米載體的應用受到一定限制，因此，有必要開發(fā)響應性囊泡。通常，囊泡的不可逆性主要是由于兩親性分子的高度疏水性導致，因此，可以通過降低兩親分子的疏水性或用與β-CD具有較小結合常數的分子取代金剛烷來使囊泡具有響應性(例如：叔丁基或正丁基)?？傊@種非共價方法結合點擊化學的策略為智能DNA納米結構的制備開辟了新的路徑。

不只是天然存在的脂質烷基鏈，全氟取代烷基鏈也被用作疏水基團與親水性的寡核苷酸結合，得到疏水性更高的兩親性化合物。全氟化碳(PFs)是指僅有碳和氟組成的化學惰性有機氟化合物，由于其獨特的疏水及疏脂等物理化學性質，PFs在生物醫(yī)學中的應用引起了廣泛的關注。例如，由于其在生物系統中的優(yōu)異生物穩(wěn)定性，PFs已被用作診斷超聲成像的造影劑[37]。此外，由于氟化物含量高，PFs可以用作有前途的氟磁成像示蹤劑和藥物輸送系統[38]。另外，鑒于其超疏水性，與親水性的寡核苷酸結合后形成的兩親性化合物也被廣泛研究。朱進課題組[39]設計了一條全氟辛烷修飾的由12個堿基組成的核酸-氟脂質兩親性化合物，利用含氟脂質鏈的疏水相互作用，可以通過核酸堿基互補配對將核酸修飾的金納米探針聚集起來，使得實驗體系從紅色轉變成紫色或藍色，從而實現對目標DNA的可視化檢測。另外，Barthelemy課題組[40]則利用全氟烷基鏈的疏水疏脂方面的特性，實現了對連接的DNA向細胞內的直接遞送，鑒于該含氟脂質鏈的生物相容性，該氟碳偶聯物可以用于核酸向細胞內輸送的運載工具，從而實現功能核酸序列，如反義寡核苷酸，核酸適配體或siRNA等的細胞內直接轉運。

除了上述報道的單含氟脂質鏈連接的核酸序列，通過一個中間官能團，還可以實現雙含氟脂質鏈與寡聚核苷酸的共價連接，從而增大制備得到的兩親性化合物的疏水性，進而實現該兩親性化合物在溶液中向具有更高穩(wěn)定性的納米結構的自組裝。譚蔚泓課題組在最近的一個工作中報道了一種含兩條氟脂質鏈的DNA兩親性化合物進行組裝得到的膠束體系[41]。在這里，他們以對氨基苯酚和3-(全氟辛基)丙基碘化物為原料，最終合成出了帶有兩條全氟鏈的有機化合物，通過亞磷酰胺中間體和寡核苷酸結合，形成的兩親性化合物可以在水溶液中自組裝形成DNA膠束。實驗表明，這種膠束納米結構可以提高DNA探針的靶向結合親和力、熱穩(wěn)定性和抗酶性。同時，隨著PF鏈的引入，DNA探針可以有效地錨定在細胞膜上，更重要的是，該組裝體可以通過溶酶體逃逸途徑進入細胞，用于生物成像和基因治療。氟化囊泡(F-囊泡)通常由具有親水性的極性頭基和一個或多個疏水F-鏈的兩親分子制成的囊泡組成。F-囊泡的獨特特征是由于在其脂質體內存在一個結構良好、高度疏水的氟化層[42]，因此，表現出更高的物理穩(wěn)定性及藥物包封能力。并且與由非氟化表面活性劑組裝得到的標準囊泡相比，F-囊泡表現出更高的熱穩(wěn)定性，及更低的膜通透性。為推動其在臨床上的實際應用，其生物相容性和穩(wěn)定性還有必要進行進一步的活體驗證。

通過對大量核酸-脂質兩親性化合物自組裝體的研究發(fā)現，其親水性：疏水性的比例影響最終得到的組裝物的結構，包括膠束、囊泡狀聚集體、柱狀體系或復雜的納米粒子，研究表明，這些兩親分子的聚集行為不僅復雜，而且依賴于多個參數。事實上，目前仍然很難準確預測不同的環(huán)境和分子標準對聚集現象的影響。實驗條件，如離子強度、pH值或溫度、疏水部分的性質及其在核酸序列上的位置，以及序列本身，無疑都在核酸兩親性化合物的聚集中起作用。因此，未來幾年的一個研究重點將是確定這些非結構和分子參數對自組裝的影響。之前的很多報道都表明，良好的細胞滲透性、小尺寸和天然無毒特性都使核酸-烷基鏈疏水分子的組裝體非常適合在納米生物技術、細胞生物學和藥物輸送系統中應用。遺憾的是，大多數的這種兩親性結構與多種類型的細胞膜都有一定的作用，包括體內的正常細胞。核酸適配體的引入無疑使核酸兩親性化合物的選擇性有了很大的提高[43]。總的來說，要想使核酸-脂質兩親性分子組裝成的囊狀結構作為藥物載體投入到臨床醫(yī)學中，要統籌考慮它們的生物安全性、穩(wěn)定性、靶向性以及藥物包封率等。

1.1.2 核酸-環(huán)狀烷烴或芳烴基團兩親性化合物。目前，核酸鏈連接低分子環(huán)狀烷烴或芳烴化合物在作為超分子陣列的構建模塊方面顯示出巨大的前景，超分子陣列可以通過堿基配對代碼預先編程的方式進行自組裝。這類低分子化合物主要以膽固醇和帶有聯苯基的分子為主。最初報道的一個化合物是膽固醇-四乙基乙二醇-寡核苷酸結合棕櫚?；?磷酸膽堿(POPC)，其在水溶液中可自組裝成囊泡[44]，這種結構代表了一個成功和穩(wěn)定的DNA兩親性超分子雜化的例子。為了進一步解決脂膜錨定導致的弱穩(wěn)定或失穩(wěn)等問題，基于膽固醇的多功能脂質膜錨定構筑塊被開發(fā)[45,46]，不同鏈上的兩個相互交叉的修飾提高了兩親性組裝體的穩(wěn)定性，多個錨鏈不僅可以穩(wěn)定在細胞膜表面，還表現出理想的靈敏度。但細胞膜的結構復雜程度不受外界控制，往往導致膜錨定功能團失效。最近，一種具有DNA臂和膽固醇錨的三維DNA納米管被報道[47]，它可以有效地定位在膜表面，簡化了天然膜固有的復雜性，預測由于DNA納米結構的表面尋址能力，可以作為一種人工細胞工程以及將DNA納米技術與仿生學相結合的新策略。

另外，基于膽固醇-DNA雜化體系的載藥體系也有廣泛研究，尤其是在結合核酸適配體對腫瘤細胞的靶向輸送領域。研究表明，AS1411核酸適配體可以與腫瘤細胞表面的核仁素特異性結合[48]，基于此，陸藝課題組[15]研制了一種用于靶向癌細胞的脂質體給藥系統。他們利用膽固醇-DNA適配體雜交系統，制備了一種能夠負載阿霉素的脂質體，并以AS1411適配體進行表面功能化(圖5)。實驗結果表明，與非靶向脂質體相比，AS1411適配體功能化脂質體增加了對MCF-7乳腺癌細胞的細胞內化和細胞毒性。此外，載藥的靶向脂質體提高了對裸鼠MCF-7異種移植瘤的抗腫瘤效果。

圖5 帶有封裝貨物的 NCL 適體偶聯脂質體的示意圖

基于膽固醇與核酸的偶聯物，譚蔚泓課題組[49]報道的膜檢測DNA探針和Osborn等人[50]報道的Lipid-siRNA中也研究了其在不同領域的應用。同時他們也提到了生育酚，石膽酸等低分子與核酸的偶聯的相關性質，并且通過實驗驗證了它們在膜錨定和基因沉默方面的應用。除此之外，帶有聯苯基的低分子化合物也越來越受研究者們的關注。最近Varghese課題組報道了一系列二維(2D)晶態(tài)DNA納米片及DNA修飾的螺旋扭曲的納米帶，它們的疏水部分都是基于聯苯基的小分子[51-53]，以非聚集的方式負載了大量的納米粒子，因此表現出更高的催化活性。這些薄片最獨特的特征是DNA導向的表面尋址能力，這種設計策略可以作為合成DNA修飾的高深寬比薄片的一般方法。

1.2 核酸結合高分子聚合物的兩親性化合物體系

高分子聚合物自組裝和核酸序列的自組裝都已被證明是強大的納米技術[54,55]，大量研究表明，脂質、發(fā)色團和聚合物可以在溫和的條件下高產率地與DNA偶聯，其用到的聚合物大都是比較常見的有機高分子化合物，例如：低聚對苯乙炔(OPEs)[56]、聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)[57]、聚異戊二烯和聚苯乙烯[58]、聚十二烷[59]等都被證明可以和寡核苷酸以特定的方式偶聯形成兩親性化合物(見圖6)，它們?yōu)樯锛{米技術、納米電子學和生物醫(yī)學等領域提供了新的策略。

圖6 核酸偶聯的聚合物

黃玉東等人[60]介紹了一種采用油包水乳液法制備的基于硫醇功能化的DNA-聚(N-異丙基丙烯酰胺)偶聯物(DNA-硫醇/PNIPAAm)組裝得到聚合囊泡(DNAsome)的設計和自發(fā)組裝，以及對小分子熒光染料(Sybr green和菲)的有效響應。在PBS緩沖液中硫醇化的DNA與聚合物PNIPAAm結合形成復合物，隨后與蛋白質(BSA)混合，其在一定水/油體積恒定的條件下自組裝成DNAsomes。在還原劑谷胱甘肽(GSH)作用下，該DNAsome可以將包裹的BSA釋放出來。該研究結果突出了超分子和聚合物化學在DNA聚合囊泡的設計和構建、客體分子包裹、控制給藥、識別有機多環(huán)芳烴分子和基因導向載體合成等方面的潛力。

利用點擊化學將功能化的核酸與聚合物結合的技術也被報道[54]。在這里，末端修飾有氨基的脫氧寡核苷酸(DNA-NH2)和聚醚(聚乙氧乙基縮水甘油醚)和聚酯(聚己內酯)進行點擊偶聯反應，偶聯物為二嵌段或三嵌段鏈結構，包括作為疏水部分的合成聚合物和共價連接到聚合物的一條或兩條水溶性、帶負電荷的寡核苷酸鏈。得到的兩親性核酸-聚合物偶聯物(NAPCs)在水溶液中可以自組裝形成聚集體，寡核苷酸中負電荷的靜電排斥相互作用保證了該結構的穩(wěn)定性，從而抑制其發(fā)生進一步的聚集。同時，NAPCs組件表面密集陳列的核酸賦予了它們對細胞的高選擇性攝取，并且提高了其抗酶解性。該組裝體可以通過內吞或非內吞途徑進入癌細胞，從而保證了其在抗癌領域的應用潛力。

1.3 核酸結合疏水肽鏈的兩親性化合物體系

為了在植物系統中有效地傳遞基因，非病毒載體和DNA復合體需要具有細胞外的穩(wěn)定性，細胞壁/膜的轉運能力，以及介導內體逃逸和細胞內DNA釋放的能力。多肽具有與DNA結合、細胞穿透和內體逃逸等特性，是一種極具吸引力的基因遞送載體。

在自然界中，多肽、核酸和多糖的共同組裝被用來創(chuàng)建功能性超分子結構。肽-寡核苷酸結合物可以用DNA折紙模板來控制多肽和蛋白質組裝的空間方向[61]，但這種雜化生物分子雖然能編制復雜的空間結構，對于組裝體的穩(wěn)定性卻無法控制。鑒于此，Spruijt等人[62]以DNA作為模板，用寡核苷酸通過柔性連接物與多糖轉運蛋白(Wza)肽相連，成功地制備出了穩(wěn)定性好、電導均勻的八聚體納米孔。另外，周迎課題組[63]證明DNA/肽組裝體的穩(wěn)定性可以通過簡單的肽側鏈疏水堆積作用來優(yōu)化，而該穩(wěn)定性會顯著影響這些組裝體在進行DNA細胞內遞送時的有效性。

基于核酸-疏水肽鏈的組裝體除了具有高的穩(wěn)定性外，其在抗癌方面的應用也被廣泛研究，包括化療[64]和基因治療[65,66]等領域。另外，它們在起到治療癌癥的同時，還顯示出利用靶向配體來特異性選擇癌細胞的功能。如宋相容等人[67]利用IRGD肽(一種可促進抗癌藥物滲透到最堅韌的腫瘤組織之中，但又不會增加其對正常細胞的毒性的特殊肽)制備了可以靶向腫瘤的PEDF-DNA脂質體(R-LP/PEDF)。近年來的研究表明，色素上皮衍生因子(PEDF)蛋白可以通過抗血管的生成和促凋亡來抑制腫瘤的生長和轉移，結合了PEDF蛋白的R-LP/PEDF脂質體在體外對大腸癌細胞的侵襲、遷移和促凋亡有增強的抑制作用。此外，在轉移性結直腸癌小鼠模型中，它還能減少肺內轉移的腫瘤結節(jié)，延長生存周期。結果證明，以腫瘤為靶點的R-LP/PEDF脂質體可能成為治療轉移性大腸癌的一種有前途的候選藥物。

2 基于核酸功能化兩親性化合物組裝體的多元化抗癌

鑒于由核酸兩親性化合物組裝得到的納米載體可以實現對親水或疏水藥物的負載[68]，現在，基于該類載體的抗癌研究也得到了長足發(fā)展。其不僅在化療領域有廣泛的研究，在基因治療和光熱療法等方面也被廣泛報道。然而，在不影響正常組織的情況下，將藥物定向輸送到預期的位置，而對正常細胞的損害最小或沒有損害，仍然是癌癥治療藥物的主要研究方向。下面我們主要從基于核酸兩親性化合物載藥體系最近在化學療法、基因治療、光熱療法三個方面的進展展開論述。

2.1 化學療法

化療是利用化學藥物來破壞和阻止癌細胞的生長和擴散的一種治療方法，旨在根除腫瘤并使其不再復發(fā)，緩解擴散性癌癥病人的癥狀，提高其生活質量。新理論、新技術的開發(fā)應用，及學科間的交叉滲透相互結合，促進了藥物化學的發(fā)展，其中基于核酸的納米藥物載體扮演著重要的角色。

疏水性的小分子化療藥物，如阿霉素、紫杉醇、索拉菲尼等，對于很多癌癥具有很好的臨床治療效果，為克服其較差的水溶性，促使其在臨床有更廣泛的應用，可以利用兩親性化合物組裝體進行負載輸送。其中基于DNA-Lipid的膠束給藥系統在促進化療效果，減少不良反應方面被廣泛研究[69]。另外，由生物分子制成的DNA納米凝膠也是潛在的納米載體之一[70]。然而，為了將其作為有效的藥物載體用于癌癥治療，其細胞靶向性和高效釋放能力還需要改進。眾所周知，核酸適配體能與多種目標物質高特異性、高選擇性地結合，因此，可以利用核酸兩親性化合物的核酸序列特異性雜交的優(yōu)勢，將細胞靶向配體(如核酸適配體)結合到兩親性化合物組裝體表面[71]，例如通過適體偶聯[72]、序列特異性互補雜交[73]或共價結合等方法[74]把核酸適配體直接與膠束或其它納米結構相結合。

Golla等[71]報道了一種基于DNA-Lipid的DNA囊泡(DNAsome)的設計，其中3,4,5-三(十二烷氧基)苯基化合物充當疏水基團，通過亞磷酰胺中間體連接寡核苷酸的5′端，得到DNA兩親性化合物。該兩親性化合物可以在Tris緩沖液中自組裝成脂質體的類似物—DNA囊泡(圖7)。該納米囊泡同時具有良好的生物相容性和高的藥物包封能力和高特異性的DNA表面尋址能力。因此，它可以在含有一定濃度藥物(DOX)的緩沖液中自組裝形成包裹大量DOX的DNAsomes，后期再通過DNA序列特異性雜交在囊泡表面修飾上核酸適配體(Sgc8)，使用適配體修飾的DNAsomes高選擇性地將抗癌藥物輸送到癌細胞系中。

圖7 亞磷酰胺化學法合成DNA1，描述DNA1自組裝成DNAsome的示意圖。圖中還顯示了DOX的負載和DNA的適體修飾，該適配體對具有代表性的癌細胞具有選擇性。通過受體介導的內吞作用選擇性地內化載藥的DNAsome，從而導致對癌細胞的靶向殺傷[71]

為促進靶向化療藥物的開發(fā)，有效的遞送系統仍面臨巨大挑戰(zhàn)。利用光子作為外部觸發(fā)器實現藥物的遠程可控釋放，優(yōu)于其他細胞內或外部刺激。最近，一種幾乎完全由有效載荷分子組成的核酸-前體藥物納米組裝體的自我遞送形式被報道。為了構建藥物核心，張可課題組[75]設計并合成了一種DNA-喜樹堿(CPT)兩親性分子，在水溶液中自組裝形成球形膠束或棒狀納米結構。光激活后釋放出游離的藥物分子和小分子碎片，表現出了穩(wěn)定性更高，攝取率更快的藥物輸送平臺。同樣涉及到光響應可控釋放，譚蔚泓課題組[76]構建了一種新的DNA適配體接枝的光響應性超支化聚烯烴(HBP)兩親性聚合物DNA-HBP，其在溶液中可以自組裝成納米膠束(HDNPs)，同時，藥物分子在自組裝的過程中被包裹在疏水核心(圖8)。該聚合物由簡單的一步法自縮合烯類聚合反應(SCVP)生成。通過生物正交“點擊化學”將核酸適配體有效地偶聯到超支化聚合物上，使適配體和聚合物都具有良好的官能度。體外細胞研究表明，該載藥體系顯示出與靶癌細胞能夠特異性結合，并具有高的細胞攝取率。另外，負載化療藥物阿霉素的HDNPs僅在接枝核酸適配體Sgc8和施加外部UV刺激的情況下才能顯著抑制腫瘤細胞的增殖，從而實現了靶向給藥和遠程可控藥物釋放。

圖8 基于適配子接枝的超支化聚合物靶向和光響應性給藥系統的設計與構建[76]

除疏水小分子藥物外，以往的蛋白質藥物的遞送同樣受到了有效載體的限制。為了研究蛋白質在治療應用中的有效性，孫樂樂等[77]報告了一種DNA程序化的膜融合策略，它可以引導蛋白質高效地輸送到活細胞中。這里，膽固醇修飾單鏈DNA形成的脂質體可以很容易地插入細胞膜，在蛋白質輸送過程中它們可以繞過內吞作用，提高了脂質體的穩(wěn)定性，并且可以通過特異性DNA雜交實現脂質體與不同細胞的特異性融合。該工作還證明了這種DNA功能化的脂質體可以包裹細胞色素c(Cyt c)，將封裝Cyt c的脂質體導入HeLa和L1210細胞，并引起細胞活力顯著下降。結果表明，這種DNA介導的融合策略在蛋白質藥物遞送、再生醫(yī)學和基因編輯方面具有巨大的潛力。

為實現藥物在體內的高效輸送，Bousmail等[78]開發(fā)了一種用于負載治療慢性淋巴細胞白血病(CLL)的抗癌藥物5-[2,6-二(4-嗎啉基)-4-嘧啶基]-4-(三氟甲基)-2-吡啶胺(BKM120)的球形核酸(SNA)系統。該納米顆粒組裝單元是通過固相合成法制備的DNA-聚合物偶聯物，它們是由12個十二烷基單元(HE)連接的DNA序列組成(HE12-DNA結合物)。HE12單元通過基于亞磷酰胺化學的自動固相合成法連接到DNA上，通過在水溶液中自組裝形成含有密集DNA外殼和HE12疏水核心的納米結構，為包裹疏水藥物分子提供了有利的環(huán)境(圖9)。體外研究證明，封裝BKM120的HE12-SNAs納米顆?？纱龠M原發(fā)患者CLL淋巴細胞凋亡，并可作為其它抗腫瘤藥物的增敏劑，而不會引起非特異性炎癥。體內評價表明，這種藥物輸送體系在全身循環(huán)24 h后會在腫瘤部位高度聚集，突出了其靶向癌癥治療的潛力。未來對該平臺的研究將集中在采用交聯策略來提高體內的載藥量、保留時間和結構穩(wěn)定性等方面。此外，利用DNA外殼的優(yōu)勢，將實現表面修飾功能性核酸，如靶向適配體和反義寡核苷酸序列，從而實現對藥物的靶向載運及化療藥物及基因藥物的同時負載。

圖9 DNA-聚合物偶聯物合成示意圖及BKM120包埋方法[78]

2.2 基因治療

除了對化療藥物的負載，基于核酸兩親性化合物組裝體的納米載體也被用在了對基因藥物的輸送上。核酸鏈與其互補序列的雜交是最強、最特異的分子識別事件之一[79]，其極大地促進了疾病診斷和基因治療的發(fā)展。例如，線性核酸探針[80]和發(fā)夾核酸探針[81]都被用來可視化檢測活細胞中的特定信使RNA(mRNAs)。許多mRNA是與疾病相關的，可以作為特定的生物標志物來評估這些疾病的階段，包括癌癥。通過分子工程，這些探針可以有效地將mRNA結合事件轉化為熒光信號變化，而不需要去除未結合的游離探針。此外，包括癌癥在內的大多數人類疾病都可以通過引入基因藥物來治療，比如反義寡核苷酸[82]、小干擾RNAs(siRNAs)[83]、microRNAs(miRNAs)[84]。這些核酸序列既可以提高相關基因的表達，也可以抑制有害蛋白的產生，從而使核酸探針成為基因治療的極佳候選者。

但核酸的穩(wěn)定性以及細胞對它們的低攝取率等限制了其在生物醫(yī)學方面的應用。幸運的是，脂質體或小分子與核酸的偶聯物作為基因納米載體被開發(fā)出來[85]。其中一種是脂質分子與反義寡核苷酸直接相連，它們組裝成的納米粒子在表面顯示出致密的核酸外殼，當與靶mRNA雜交時，可以通過不同的機制特異性地抑制基因的表達，從而抑制癌細胞的生長[86]。例如，Rocchi課題組[87]設計合成了一個靶向翻譯控制的腫瘤蛋白(TCTP)的反義寡核苷酸(ASO)，來抑制TCTP蛋白的表達。TCTP蛋白參與了與細胞生長、細胞周期進展、惡性轉化和抑制凋亡相關的一系列重要的細胞過程。為了解決寡核苷酸在細胞內遞送和沉默活性，他們利用雙C15縮酮核脂結構通過典型的亞磷酰胺化學和寡核苷酸偶聯，在水介質中自組裝形成脂質寡核苷酸(LASO)納米膠束。實驗表明，該納米膠束在體外和體內都可以在不使用其他轉染試劑的情況下，有效地提高了細胞穿透性，以及對TCTP表達效率的抑制。轉染TCTP-LASO后，巨噬細胞吞噬功能迅速增強，TCTP表達下調，細胞存活率顯著下降。在小鼠異種移植模型中，還發(fā)現LASO導致腫瘤生長緩慢，且沒有觀察到明顯的毒性效應，這些結果說明LASO在癌癥治療方面有著很大的潛力。但這種納米膠束也有不足之處，TCTP-LASO有誘導轉氨酶增加的風險，要想使其成功地應用到臨床，還需要對這類脂質納米載藥系統進一步優(yōu)化，改善它們的細胞毒性。

除上述Lipid-ASO復合物外，另一種常見的用于基因療法的核酸兩親性化合物是siRNA與脂質分子的結合體。比如最近Osborn等[50]證明了Lipid-siRNAs針對脂蛋白受體豐富的組織(肝臟、腎上腺、卵巢和腎臟)，可以有效沉默細胞內mRNA的表達。他們通過結合不同的脂質分子，如石膽酸、碳六烯酸、膽固醇等，用于調節(jié)hsiRNA(疏水修飾的siRNAs)的兩親性。在體內給藥時，疏水部分優(yōu)先自發(fā)地與循環(huán)系統中的低密度脂蛋白(LDL)結合，而親水部分則與高密度脂蛋白(HDL)結合。在體外，他們將Lipid-hsiRNAs轉染到HeLa細胞中，并檢測了一種有效的管家基因親環(huán)素B(PPIB)mRNA的表達水平，發(fā)現這些具有不同程度疏水性的Lipid-hsiRNAs偶聯物在體外保持了基因沉默活性?；铙w實驗進一步表明，通過皮下注射靶向PPIB的Lipid-hsiRNA，對PPIB的mRNA有很好的沉默作用。

另外，為了提高RNA在基因沉默過程中的穩(wěn)定性，Sleiman課題組[65]以DNA兩親分子為合成模板，合成了兩類在水溶液中自組裝成球形納米粒子并具有基因沉默活性的DNA/RNA雜化兩親性分子組裝體(圖10)。首先，用DNA膠束模板法將載脂蛋白ApoB的siRNA中正義鏈偶聯到二苯并環(huán)辛炔(DBCO)功能化的HE12聚合物上，得到HE12-rApoBs，然后將反義鏈(rApoBas)退火得到雙鏈siRNA兩親性化合物，在此基礎又合成了帶有聚醚酰亞胺(PEI)的熒光素酶蛋白siRNA兩親性分子，它們在含Mg2+的水溶液中形成球形結構。實驗表明，球形siRNA納米顆粒顯示出與未修飾的siRNA相同或更好的基因沉默效果，且對細胞存活率沒有不良影響。另一項研究表明，將DNA反義鏈與其互補的RNA鏈退火雜交，得到的DNA/RNA雜化納米顆粒在基因沉默方面進一步改善?？傊摲椒ㄌ岣吡撕s化RNA分子的產率，擴大了雜化RNA分子的范圍。通過將親水和疏水片段的合成分成獨立的步驟，然后以DNA模板的方式將它們有效地結合在一起，創(chuàng)造了一種保證能對產品結構和功能有更好控制的方法。它們的組裝體只有在一定條件下(如DNA酶)才能釋放出RNA序列，并隨后進行治療，極大的提高了RNA的穩(wěn)定性，在基因療法領域性，在基因療法領域中發(fā)揮著重要的作用。此外，該結構為疏水性小分子藥物的包埋提供了可能性，并可用作聯合療法的遞送載體。

圖10 用DNA模板法合成核糖核酸兩親性化合物的示意圖[65]

siRNA在核酸兩親性化合物的應用作為一種給藥平臺雖然有很多優(yōu)點，但它也有局限性，其中最主要的是缺乏針對性及對不同細胞類型進行特異性的給藥。此類載體雖然對生物醫(yī)學上的基因療法提供了合理的設計并指明了通向臨床試驗的方向，但穩(wěn)定性好、靶向性強、攝取率高的承載基因藥物的可行性載體還有待開發(fā)。好的一面是，這之前已經有可靶向腫瘤組織的適體-脂質-siRNA結合體的報道[88]，針對表皮生長因子受體(EGFR)的適體分子偶聯到脂質納米粒的末端，為載體提供了腫瘤特異性識別能力，因此對于靶向給藥是可預見的。

2.3 光熱療法

作為除化療和基因療法之外的非常有前景的抗癌方法之一——光熱療法，近年來被廣泛研究。其中，選用合適的載體對光敏劑進行體內靶向輸送成為該領域的研究熱點之一。

由于多巴胺強大的近紅外吸收能力和高的光熱轉換效率，聚多巴胺(PDA)可以作為光熱試劑用于癌癥治療。在光熱療法(PTT)治療過程中，在相對較低的溫度(42-45℃)下獲得有效的抗腫瘤效果至關重要。為此，張川課題組[89]設計了一種包覆多巴胺(PDA)的核酸納米凝膠，作為siRNA介導的低溫PTT的治療復合物。首先，針對熱休克蛋白70(Hsp70)的siRNA作為交聯劑，引導DNA接枝的聚己內酯(DNA-g-PCL)通過核酸雜交組裝成納米水凝膠顆粒。然后，將得到的siRNA包埋的納米凝膠進一步包覆一層聚多巴胺，這不僅增強了納米凝膠的生理穩(wěn)定性和對核糖核酸酶降解的抵抗力，延長了納米凝膠的循環(huán)時間，而且賦予了納米凝膠光熱能力，導致PTT過程中溫度迅速升高，熱引發(fā)的內酶體逃逸，有效地抑制了Hsp70的基因表達，從而在體內實現了siRNA介導的低溫PTT抗腫瘤作用。

劉景豐等人[90]的一項研究中，多巴胺被用來輔助對用于細胞內microRNA成像和增強光熱治療的核酸探針的多功能修飾。在弱堿性條件下，聚多巴胺(PDA)可以通過邁克爾加成反應與硫醇末端的核酸探針共價連接，最終在水溶液中得到了穩(wěn)定性更好、核酸負載量更高的納米探針。這種類型的核酸納米探針不僅可以輕松進入細胞，通過熒光恢復實現細胞內miRNA的成像，也適用于其它基于核酸響應的成像和治療，只需簡單地改變相關的核酸序列。此外，PDA的包覆可以提高納米探針的光熱轉換效率，使其適用于腫瘤的光熱治療。

BODIPY(氟硼二吡咯)是另一種常用的用于癌癥治療的納米光敏劑。Varghese課題組報道了一種基于DNA-BODIPY兩親性驅動自組裝的一步法設計的一種具有三種功能的新型膠束[91]。BODIPY做為兩親性分子的疏水鏈段，通過亞磷酰胺與親水鏈段的寡核苷酸進行偶聯，它們通過典型的90 ℃退火反應在水溶液中自組裝成DNA膠束。其三種功能包括：(1) 用于成像的近紅外強發(fā)射，(2) 用于PTT的高光熱轉化率，以及(3) 用于整合細胞靶向部分的基于ssDNA的外殼(圖11)。以HeLa細胞為代表，研究了納米膠束的細胞通透性，并且膠束用專門用于靶向PTK7受體的Sgc8適配體修飾，然后共同作用到CCRF-CEM(受體陽細胞系)和Ramos(受體陰細胞系)細胞中，發(fā)現膠束的強熒光表現在CCRF-CEM細胞中，而Ramos細胞中的熒光相對較弱，這表明Sgc8適配體修飾的DNA膠束選擇性地內化到了CCRF-CEM細胞中。值得注意的是，納米膠束顯示出光療試劑所需的所有特征，包括(I)高熒光量子產率(II)優(yōu)異的光熱效應和(III)允許通過DNA雜交整合細胞靶向部分，這種前所未有的在一步自組裝過程中展示光療試劑所需的三種基本功能的納米膠束設計方法，優(yōu)化了以往所報道的涉及多個繁瑣的合成步驟。此外，該膠束具有良好的生物相容性、超小的納米尺寸和高度的穩(wěn)定性，在治療方面具有良好的體內應用前景。

圖11 亞磷酰胺化學合成DNA1和DNA2兩親性化合物。并展示了兩親性分子在近紅外光照射下自組裝成膠束和靶向PTT的原理圖[91]

3 基于核酸兩親性化合物組裝體的協同抗癌

研究表明，單一的治療方法很難徹底消除癌細胞的生長，例如，到目前為止，臨床上廣泛采用的化學療法仍然因耐藥問題而受到限制?；瘜W療法、基因療法、光熱療法或pH響應抗癌方法等的聯合治療代表了一種新興的策略，可以通過協同作用來改善抗癌效果，但是可共同裝載兩種及以上藥物的納米材料還需有待進一步開發(fā)或完善，根據最近的一些報道，基于核酸兩親性化合物組裝形成的納米載體表現很多優(yōu)異的性能。

同時負載兩種不同化療藥物或基因藥物進行聯合治療[92,93]，雖然優(yōu)化了抗腫瘤的效率，并增強了抗腫瘤的效果，但藥物的單一性阻礙了后期防止腫瘤復發(fā)的相關治療。因此，解決癌細胞的多藥耐藥性在治療后期顯得尤為重要，其中聯合基因療法沉默多藥耐藥性蛋白[94]，恢復細胞對化療藥物的敏感性，是逆轉化療耐藥性的一個重要研究方向，其中使用帶有反義序列的基因藥物協同小分子化學藥物是目前癌癥治療領域最普遍的方式。張瑞利等[95]設計了一種基于核酸分子信標(MB)的抗多藥耐藥蛋白(MDR1)的a-MBM-DOX納米系統，該納米系統由緊密包裹著MB冠層的二?；|核組成，阿霉素(DOX)被包裹在膠束的疏水核心和MB的莖序列中。由于其相對較高的酶穩(wěn)定性，a-MBM-DOX最初促進了細胞內多藥耐藥蛋白(MDR1)mRNA的成像，隨后的反義作用下調了MDR1基因的表達，通過細胞內酶的降解破壞膠束結構，釋放出阿霉素。由于沉默了耐藥基因的表達，成功地恢復了癌細胞對化療藥物的敏感性，具有較好的抗癌效果。另外，Sleiman課題組[96]報道了一種單分散的DNA-聚合物組裝的球形核酸(SNA)，這種載體不僅有裝載疏水藥物的能力，還提供額外的反義基因治療，刺激響應的方式釋放裝載藥物提高了藥物的特異性水平。重要的是，這些復雜的功能是通過簡單、經濟、高效的三條DNA鏈設計實現的，這類新的響應性藥物輸送載體對相關刺激反應非常靈敏，并且造價低廉，能夠同時輸送疏水性化療藥物和核酸藥物。不過該納米載體在釋放藥物的效率方面還需要改進，而且在活體內的雙重遞送能力，以及使其具備靶向性，進而獲得有利的生物分布等問題還需要完善。

除了采用包裹的形式負載化療藥物之外，將化療藥物以共價結合的形式通過合理設計連接到核酸兩親性化合物分子上，并進一步形成納米組裝體，可以更有效地解決化療藥物的非靶點泄露問題。為了更加突出脂質-反義寡核苷酸結合物(Lipid-ASO)和化療藥物在體內治療的協同效果，張川等[94]設計合成了一段共價連接有化療藥物氟尿嘧啶核苷(F)的反義核酸藥物(圖12)，再通過“點擊化學”與連接有聚乙二醇(PEG)的疏水分子聚己內酯(PCL)發(fā)生結合反應，得到核酸兩親性化合物可以組裝成膠束，該膠束進入癌細胞后既可以下調耐藥相關蛋白Bcl-2的表達，同時靶向釋放反義序列中代替胸腺嘧啶(T)的化療藥物氟尿嘧啶核苷(F)進行協同抗癌?；铙w實驗驗證了該納米體系在用于治療皮下和原位肝移植耐藥腫瘤，有效地逆轉化療耐藥性方面的優(yōu)異的抗腫瘤效果。當然，該研究策略還可以擴展到對許多其他核苷類似物的研究上，以優(yōu)化聯合癌癥治療的有效性。

圖12 藥物整合ASO-b-PEG-b-PCL構建SNA樣二合一逆轉耐藥基因示意圖[94]

最近一篇報道同樣用球形核酸(SNA)結合反義寡核苷酸的兩親性化合物在減少黑色素瘤細胞中達到了協同增進作用[97]。苯乙基間苯二酚(PR)是一種特別有效的酪氨酸酶抑制劑。該策略在疊氮官能化前藥聚合物PR的基礎上加入了生物還原的、自焚的二硫鍵連接物，和功能性寡核苷酸(ASO)通過點擊化學連接，形成的聚集體可以在細胞內還原條件下被裂解，并釋放藥物。這種具有酪氨酸酶抑制劑前藥核心和ASO外殼的雙功能SNA膠束納米顆粒，可以抑制參與黑素合成的關鍵受體的表達。兩種成分的協同工作，增加了寡核苷酸細胞攝取，增強了藥物溶解性，促進皮膚滲透。這里展示的工作應該廣泛適用于藥物/寡核苷酸聯合療法，通過局部應用來針對各種皮膚相關疾病。

除協同反義寡核苷酸外，化療藥物和siRNA的聯合治療，同樣可以通過協同作用來提高抗癌效果[98,99]。通常，大部分化療藥物都是疏水的，它們利用負載到兩親性化合物組裝得到的載體上進入細胞，而核酸功能化的脂質體不僅可以載著疏水藥物進入細胞，而且同時發(fā)揮著核酸的基因治療功能，這種多功能載體在納米載體工程，在協同效應和基因整合等方面具有遠大的應用前景。

索拉菲尼(SF)也是一種臨床上常用的化療藥物，但它在癌癥化療的效果因耐藥性受到限制，在帥心濤等[100]報道的通過薄膜水合法制備聚醚酰亞胺(PEI)修飾的脂質體中，將其與靶向GPC3基因的siRNA(siGPC3)和索拉非尼共轉染，達到了更好的聯合治療肝癌的目的。在優(yōu)化的實驗條件下，SF和siGPC3被有效地負載到脂質體(SF-PL/siGPC3)中。尺寸優(yōu)化后的SF-PL/siGPC3組裝體有效地聚集在腫瘤部位并進入肝癌細胞。通過以HepG2癌細胞為研究對象，評價脂質體納米藥物的性能。發(fā)現納米藥物(SF-PL/siGPC3)的共傳遞在體內外均獲得了較高的SF和siRNA共傳遞效率。實驗表明，SF-PL/siGPC3能有效下調HepG2細胞中GPC3和細胞周期D1蛋白的過表達，從而大大提高腫瘤對SF的敏感性。靜脈注射SF-PL/siGPC3到人肝癌細胞株HepG2皮下移植瘤的裸鼠體內，有效地抑制了腫瘤的生長，并提高了動物的存活率。這些結果揭示了攜帶SF和siGPC3的PEI修飾脂質體納米藥物在提高肝癌治療方面的巨大潛力。結果表明作為共給藥平臺，siRNA介導的新型脂質體在有效聯合治療方面發(fā)揮著不可替代的作用。

在化療和基因療法協同抗癌的研究領域越來越成熟的同時，光熱響應材料由于具有高的時空選擇性而成為精確控制藥物傳遞的理想載體，也逐步地走進了我們的視野[89,101]。然而，緩釋動力學、固有毒性和缺乏靶向性等缺點阻礙了其向臨床應用的轉化。

傳統的光敏劑(PSS)通常在聚集狀態(tài)下表現為熒光猝滅和活性氧(ROS)生成受損，這使得它們不太適合于圖像引導的ROS生成和光動力療法(PDT)。為了解決這個問題，劉斌課題組[102]構建了一種核殼結構的SNA。在該體系中，抗凋亡蛋白(Bcl-2)反義寡核苷酸(OSA)偶聯到聚集體誘導發(fā)射(AIE)光敏劑(PS)納米粒子表面(圖13)。Bcl-2 SNA的設計從AIE PS開始，為了實現AIE PSS在白光照射下的遠紅光/近紅外發(fā)射和有效產氧量，采用D(給體)-A′(輔助受體)-Π(Π間隔基)-A(實受體)結構進行設計，合成了端乙炔基團的聚苯乙烯，這使得后續(xù)的PEG共軛可以得到含有末端-N3基團的兩親性聚合物。

圖13 基于Bcl-2SNA的AIE PS制備，腫瘤細胞攝取Bcl-2 SNA的示意圖[102]

在水介質中，暴露有-N3的兩親性聚合物形成納米粒子，進一步與靶向Bcl-2 mRNA的反義OSA偶聯，形成核殼SNA。為了實現Bcl-2 OSA的智能釋放，在OSA和AIE PS之間引入了可生物降解的酯鍵。光照射下，Bcl-2 SNA可產生適量的單線態(tài)1O2破壞溶酶體結構，促進Bcl-2 OSAS有效逃逸溶酶體。實驗結果分析表明，釋放的Bcl-2 OSAS可降低靶Bcl-2 mRNA的表達，下調Bcl-2蛋白的表達。最終，Bcl-2 mRNA的降解可誘導腫瘤細胞凋亡。此外，Bcl-2蛋白下調可增加腫瘤細胞對PS的敏感性，顯著促進PDT效應?；谕怀龅捏w外和體內實驗結果，這種新型核殼SNA具有很好的應用前景，為未來的功能核酸傳遞開發(fā)了一個潛在的平臺。

在基于核酸兩親性化合物的納米載藥體系的協同抗癌方面，除了對化療藥物、基因藥物以及光熱療法的協同抗癌的研究，最近Charbgoo等人新開發(fā)出了一種新穎的核酸適配體膠束體系，利用該膠束可將阿霉素和促凋亡多肽KLA定向共傳遞到腫瘤細胞[103]，其中促凋亡多肽不僅可以減少化療的副作用，并提高了化療效果，而且防止了癌癥的復發(fā)，是一種非常有前途的協同載體。

基于以上論述可以看出，雖然目前對于癌癥的治療手段還未達到徹底根除的地步，但有了之前的實踐經驗和諸多研究領域的進一步研究，對于未來人類最終攻克癌癥方面是可預見的。

4 結論與展望

目前，核酸兩親性化合物在材料科學和生物技術中變得越來越常見。與無核酸修飾的膠束、脂質體和囊泡相比，核酸兩親性化合物具有更好的水溶性、載藥量和細胞穿透力，這有利于藥物等在細胞內的高效遞送。通過不同的合成方法，如固相合成法(SPS)、非共價相互作用和點擊化學等可以將疏水脂質鏈段在不同的位點偶聯到核酸上。到目前為止，疏水鏈段與寡核苷酸的偶聯主要依賴于SPS，這種方法雖然能夠實現寡核苷酸的簡便性合成，同時所需有機化學的困難和高成本對寡核苷酸上的疏水修飾提出了挑戰(zhàn)，主要是因為這種修飾需要經受住在SPS期間進行的不同條件，同時仍然需要特定的脂磷酰胺。相反，當用酶反應或點擊反應結合時，修飾的寡核苷酸和脂質可以在緩沖溶液中連接，但可能會導致低產量和高成本。因此，在大規(guī)模制備具有良好重復性的核酸兩親性化合物的過程中，仍需要努力克服挑戰(zhàn)。

解決涉及核酸兩親性化合物穩(wěn)定性和特異性的限制是未來的另一項工作。應盡量減少特定酶或pH環(huán)境下脂質、寡核苷酸的消化和降解，以提高運輸治療藥物的體內利用效率和藥代動力學。優(yōu)化后的核酸兩親性化合物可以與生物相容性聚合物和納米粒子等其他材料混合或設計，實現協同功能，從而進一步抑制納米結構的解離和藥物沉淀。除了增加材料類型，與G-四鏈體結合或甲基丙烯酰胺交聯等方法在納米結構之間構建基于共價或刺激響應連接物的網絡也可以提供一種解決方案來延緩外界的干擾。

盡管核酸兩親性化合物已具備優(yōu)異的細胞通透性和藥物包封性，但由于脂類的疏水性和細胞膜模擬特性，設計更具創(chuàng)新性的具有分子識別和催化能力的基于核酸兩親性化合物的納米結構是加速其在生物傳感、生物醫(yī)學診斷和治療中應用的當務之急。核酸適配體、siRNA、胞嘧啶-鳥嘌呤核苷(CpG)等功能性基團的加入可提高靶向能力，有助于提高治療效果。此外，脫氧核酶(DNAzyme)、G-四鏈體和聚乙二醇等其他功能結構也可以與脂類結合來開發(fā)新的柔性復合材料，利用它們的構象變化和與微環(huán)境中生物量的關系來實現多種刺激響應功能(例如，精準的藥物釋放)。

更重要的是，基于核酸兩親性化合物的納米載藥系統在抗癌方面的工作逐漸完善。化療的本質是通過誘導細胞凋亡來清除癌細胞，從而減輕患者的腫瘤負擔，基因治療的本質是通過下調某種mRNA來控制蛋白的合成，兩者進行協同抗癌在一定程度上減少了癌細胞的抗藥性提高了單一療法的抗癌效果。另外，核酸功能化的光熱[104]、pH響應性材料[105]、促凋亡多肽[106]等多功能核酸納米載體也慢慢興起，它們有望結合成協同療法來完善抗癌的工作。盡管上述多種類型的兩種協同療法顯示出比單藥更高的抗癌功效，但通過建立在三種療法之間的協同增強相互作用基礎上的協同療法，以及通過將三種治療劑整合在一個單一納米結構中的三聯療法可以進一步提高治療功效[107,108]。此外，三聯療法的另一個優(yōu)點是在低劑量的治療劑使用下實現了最佳的治療功效，這有望進一步減小副作用。

綜上所述，通過對之前工作經驗的總結，加上最近對含氟脂質和鐵死亡的報道[41,109]，我們預計，帶有全氟化的烷基鏈有機體通過與功能核酸偶聯，由此形成的核酸兩親性化合物，有望自組裝成含有小分子藥物的多室類似脂質體的囊狀結構，后期可在組裝體上修飾可調控鐵死亡、光熱、pH響應性等的基因，這種多響應功能的核酸兩親性納米載體在細胞凋亡和鐵死亡的協同抗癌方面，將實現載藥量更多，治療通路更廣的智能化納米體系，在徹底消除腫瘤方面有很大的潛力，為未來在給藥系統，生物醫(yī)學領域開辟出了更為廣闊的前進道路。