肿瘤血管靶向脂质体的研究现状

康勤洪

（湖北省荆州市妇幼保健院，湖北荆州 434000）

目前研究已知，有许多生理屏障阻碍着药物有效抵达肿瘤部位，其中很重要的一部分原因在于肿瘤组织血管的不规则性、变异的血管通透性以及较高的间质流体压。而且某些实体瘤具有高度表达能耐受某些肿瘤药物（如阿霉素和顺铂）的p-糖蛋白基因，导致疗效降低。纳米载体是一种使药物能够到达肿瘤组织、提高药物疗效的有效药物输送方法[1-2]。然而，要能靶向到达实体瘤的肿瘤细胞，纳米载体首先必须穿透肿瘤血管并通过肿瘤组织间液，而这一过程恰恰是阻碍纳米给药系统有效传输药物的主要原因[3]。

为克服上述障碍，肿瘤血管靶向给药传输体系成为近年来研究的热点。与传统的单纯的纳米载药体系相比，肿瘤血管靶向给药传输体系具有很多优点。如肿瘤血管靶向给药传输体系的特异性很强，不会作用于正常的上皮细胞，这样使得药物的副反应大大下降。此外，不同肿瘤组织内增生的血管上皮细胞往往具有相似的表型，这样同一种肿瘤血管靶向给药传输体系可应用于不同的肿瘤组织，使其应用面大大拓展。而且相对于肿瘤细胞，肿瘤血管上皮细胞的基因稳定性要高得多，这样产生药物耐受的变异可能性就极低[4]。此外，脂质体药物往往通过静脉注射，因而肿瘤血管靶向的脂质体可直接携带所包载的药物到达肿瘤血管部位，作用于肿瘤血管内皮细胞。

1 肿瘤血管特性

1.1 肿瘤血管的生成

肿瘤血管生成是支撑肿瘤生长和进展的重要因素，它不仅提供肿瘤生长所需要的营养成分、氧、生长因子及其他一些物质，还为肿瘤细胞的转移提供途径[5-6]。肿瘤血管生成不是一个单一的过程，它起码包括两个过程：一种是在已生成的成熟的脉管系统周围生成新的毛细血管芽胚[7]，另一种是骨髓生成的上皮细胞前体通过循环进入肿瘤组织形成新的血管[8-9]。肿瘤血管生成主要由一些生长因子触发，如血管上皮生长因子（VEGF）、基本的成纤维细胞生长因子（bFGF）以及间质金属蛋白酶（MMPs），这些因子主要由肿瘤细胞、周围组织或浸润的巨噬细胞生成。如果能够抑制肿瘤血管的生成就可根除原发肿瘤细胞，并能通过阻断肿瘤细胞转移途径来抑制肿瘤细胞的转移，这为治疗肿瘤提供了一种有前景的新疗法，即抗肿瘤血管生成疗法。

1.2 肿瘤血管的结构

与正常组织血管相比，肿瘤组织血管具有自己独特的结构特点。肿瘤血管是以不规则的方式排列延伸，而且管腔膨胀。与普通血管相比，肿瘤血管的血管壁是有空隙、不连续的，且缺乏基底膜和血管周围平滑肌，外周细胞较少。这些特点使得肿瘤血管的通透性比正常的血管要大得多。肿瘤血管还会过度表达一些表面受体、抗原，此外肿瘤血管还富含一些阴性大分子，如糖蛋白、阴离子磷脂以及蛋白聚糖等。利用肿瘤血管的这些特性，许多纳米载体被开发出来，或被动或主动靶向于肿瘤组织。肿瘤血管的多空隙特点使得大分子药物或聚合物药物容易在肿瘤组织聚集，这是因为肿瘤血管的通透性与正常组织相比要大的多，这也是就是所谓的肿瘤组织的高通透性和高迟滞性（E P R）。

2 肿瘤血管靶向脂质体的类型

2.1 配体靶向脂质体

配体靶向的脂质体，即和配体（通常是抗体或多肽）偶联的脂质体。配体靶向脂质体可通过具有靶向作用配体的介导，携带与其偶联的载药脂质体与肿瘤血管细胞表面上特有的或过度表达的受体相结合，从而有效提高抗肿瘤药物的药效。这种配体包括整个抗体分子或抗体片段或合成多肽。

2.1.1 免疫脂质体 免疫脂质体，即在脂质体表面与抗体直接偶联或在已与脂质体偶联的聚乙二醇（PEG）终端连结抗体的具有主动靶向能力的脂质体。由于是靶向到特定的肿瘤组织，这种载药脂质体可有效提高所载抗肿瘤药物的疗效并减少其副反应。研究表明脂质体偶联较少的抗体（20～40μg/μmol磷脂）就可以载药到达肿瘤靶向部位，反而如果偶联的抗体密度太高（140μg/μmol磷脂）则很容易在体内循环时就被清除掉。此外，如果选择能与有内化作用关联的受体或抗原相结合的抗体偶联，则这种免疫脂质体将会取得更好的抗肿瘤疗效。另外，如果在脂质体表面偶联多种靶向分子，则脂质体与目标肿瘤细胞的亲和力会比只偶联单一的靶向分子的脂质体更高。

组成免疫脂质体的靶向配体可以是一整个抗体分子也可以是抗体片段（Fab’或scFv）[10]。使用完整的抗体分子组成的脂质体的优点在于与靶细胞的亲和力更强一些，因为一个抗体分子往往有几个可以与靶细胞结合的部位，此外完整的抗体分子在制备和存储过程中的稳定性更高一些。但是由于完整的抗体分子存在Fc部分，与其偶联的脂质体在体内循环过程中容易被清除掉。因此，现在往往采用抗体片段与脂质体偶联，增加脂质体在体内的循环时间。

已有许多以肿瘤血管为靶目标的免疫脂质体的研究报道，其主要结合的靶点（受体或抗原）为CD105、血管内皮细胞生长因子受体2、细胞间黏附分子1、E-选择蛋白、膜型基质金属蛋白酶1（MT1-MMP）[11]、血管细胞黏附分子1（VCAM-1）[12]等。

MT1-MMP是在肿瘤血管及肿瘤细胞中高度表达的一种蛋白，是肿瘤血管生成的关键蛋白。Hatakeyama等[13]利用抗MT1-MMP抗体Fab’片段与聚乙二醇修饰的包载阿霉素的脂质体偶联，得到空间构相稳定的免疫脂质体DXR-SIL[anti-MT1-MMP（Fab’）]，体内研究表明与没有与抗体偶联的脂质体DXR-SL相比，DXR-SIL[anti-MT1-MMP（Fab’）]能显著抑制肿瘤的生长。此外值得注意的是，DXR-SL与DXR-SIL[anti-MT1-MMP（Fab’）]相比在肿瘤部位的浓集程度没有显著差异。由此可见，DXR-SIL[anti-MT1-MMP（Fab’）]疗效更好的原因在于通过靶向于肿瘤血管的脂质体载体将更多的药物导入肿瘤血管细胞中，这样细胞杀伤作用强于单单靶向于肿瘤细胞的作用。不仅如此，肿瘤血管靶向载药体系的优势在于药物通过载体经过血液循环可直接作用于肿瘤新生血管，而且避免了一般作用于肿瘤细胞的药物需要考虑的穿透血管并通过肿瘤组织间液才能到达肿瘤细胞的难题。

2.1.2 与多肽偶联的脂质体 某些多肽已被证实可与肿瘤新生血管相结合，通过将这些多肽与脂质体偶联可提高脂质体靶向于肿瘤新生血管的能力。目前已有这类与多肽偶联的脂质体在动物模型的研究，这些多肽序列包括Arg-Gly-Asp（RGD），Asn-Gly-Arg（NGR），Cys-Arg-Glu-Lys-Ala（CREKA）及Gly-Pro-Leu-Pro-Leu-Arg（GPLPLR）。Schiffelers等将多肽RGD与PEG修饰的脂质体偶联，体外实验证明与多肽RGD的偶联能增强脂质体与内皮细胞的结合并进入到内皮细胞内，而体内实验表明，包载了阿霉素的RGD-PEG-脂质体比单纯的PEG-脂质体更能有效抑制肿瘤的生长。利用多肽GPLPLR可与MT1-MMP结合的特点，Kondo等将其与脂质体偶联，体外实验表明经GPLPLR修饰的脂质体显示了与脐静脉内皮细胞高度的亲和性，此外体内实验表明GPLPLR修饰的脂质体在肿瘤组织的浓度是未经修饰的脂质体浓度的4倍，而且包载药物后GPLPLR修饰的脂质体也显示出了更强的肿瘤抑制作用。

2.2 阳离子脂质体

如前所述，肿瘤血管上皮细胞表面高度表达阴离子大分子，如糖蛋白、阴离子磷脂、蛋白聚糖等。利用这一特性，阳离子脂质体可将抗肿瘤药物靶向输送到肿瘤部位[14]。关于阳离子脂质体靶向于肿瘤血管上皮细胞的研究有很多，但是这种药物传输方式的体内毒性却很少有人关注。一般说来，脂质体中所含阳离子脂质越多则毒性越大。Hagerstrand等研究者的试验表明含高浓度的阳离子脂质的脂质体会引起红细胞消融，而较低浓度的阳离子脂质构成的脂质体也会引起红细胞膜机械强度降低。关于阳离子脂质体在体内的免疫反应的报道也很少，Zelphati等的研究表明阳离子脂质体可激活补体系统，诱导补体反应的发生，补体会与脂质体相结合，并靶向输送于肺部的补体受体以及肝脏Kupffer细胞处，这也是为什么进入血液循环后，阳离子脂质体会被迅速清除，并被摄取到肺脏和肝脏的原因。Chonn同样阐述了同阳离子脂质体结合血浆蛋白的数量与脂质体在体循环中清除速率有直接的相关性。这些研究提示了如果想延长阳离子脂质体在体内的循环并得到理想的体内分布就必须减少其与受调理作用的血浆蛋白的结合。此外，血液中许多成分是带负离子电荷的，如果静脉注射阳离子脂质体会引起血浆成分的聚集，甚或引起血栓。

利用PEG修饰脂质体是解决上述问题的有效途径之一。阳离子脂质体表面经PEG修饰后，能在PEG的包裹保护下避免与血浆蛋白的反应，也能避免被肝脏和脾脏的单核巨噬细胞系统吞噬，这样大大延长了脂质体在体内的半衰期，而且也使得聚集反应不易发生[15]。值得注意的是，用于与脂质体结合的PEG的量也非常重要，研究表明＞15mol%的PEG修饰的量反而会由于改变了脂质体的双分子结构层而加快脂质体的快速消除，所以5～10mol%的PEG的量用于修饰脂质体是比较合适的。Campbell等的研究表明，虽然PEG的修饰会导致阳离子脂质体离子电荷的降低，但是在体内PEG修饰的阳离子脂质体与肿瘤新生血管的结合却没有受到很大的影响，而且由于PEG的修饰使得阳离子脂质体的体内循环大大延长，使其更容易聚集于肿瘤组织，从而更好的发挥其携带的抗肿瘤药物的药效。

3 结论

近年来，将药物靶向输送到实体瘤的研究取得了实质性的进展。利用主动靶向技术将药物输送到实体瘤的体内实验研究证明了与传统的单纯使用抗肿瘤药物相比，主动肿瘤靶向的药物输送方式可以大大提高药物疗效且降低药物的不良反应。其中，肿瘤血管靶向脂质体（包括免疫脂质体和阳离子脂质体）可靶向作用于肿瘤新生血管，通过杀灭肿瘤新生血管上皮细胞，破坏肿瘤血管，对阻断肿瘤生成所需的各种物质的供应，阻止癌细胞扩展均有重要的意义，可以想见肿瘤靶向脂质体具有极广阔的研究前景。

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