共递送抗肿瘤药紫杉醇与基因的研究进展

高燕

(济南市儿童医院 药学部，山东 济南 250022)

共递送抗肿瘤药紫杉醇与基因的研究进展

高燕Δ

(济南市儿童医院 药学部，山东 济南 250022)

共递送抗癌药紫杉醇和基因治疗肿瘤可以产生协同治疗作用，提高治疗效果，降低毒性，并可在一定程度上克服紫杉醇引起的多药耐药性等问题。目前，用于紫杉醇和基因的共递送纳米载药体系主要有脂质体、纳米粒、胶束等。本文综述了近几年共递送抗肿瘤药紫杉醇与基因的进展，为紫杉醇更好地应用于临床提供一定的理论基础。

共递送；抗肿瘤药；紫杉醇；基因

恶性肿瘤发病率逐年增高，严重威胁人类健康。据统计，2011年全国恶性肿瘤死亡率为 156.83/10万[1]。目前，癌症已经成为全球第一致死疾病，引起了世界范围的高度重视。

紫杉醇作为肿瘤化疗药物中的重要组成部分，已成为乳腺癌化学治疗中的一线药物，对于常规化疗无效的肿瘤，如淋巴瘤、小细胞肺癌、食管癌、胃癌等也可以应用紫杉醇化疗[2]。紫杉醇最初是由Wall等分离并发现其抗肿瘤作用[3]，主要是通过与β微管蛋白结合，导致细胞死亡[4]；进一步的研究表明，紫杉醇可以导致肿瘤坏死因子TNF-α受体的减少及释放，同时，还可以促进白细胞介素和干扰素等的释放，对肿瘤细胞起杀伤或抑制作用[5]。但是，紫杉醇毒副作用较大，如骨髓抑制(以粒细胞减少症为主)、神经毒性、肌肉毒性及胃肠道反应(包括恶心、呕吐、腹泻及粘膜炎等)，少量患者出现明显的心血管不良反应, 包括心肌梗死、房颤、轻度充血性心衰、室性和室上性心动过速、室性心律不齐等，此外，紫杉醇多次给药易产生耐药性。紫杉醇耐药涉及多种机制[6]，如微管结合蛋白的过度表达、微管蛋白二聚体组成的改变或亚基突变、miRNA表达失调等。总之，紫杉醇的毒副作用及其耐药性使其临床应用受到一定限制。

基因治疗是随着DNA重组技术的成熟而发展起来的，它是当代医学和生物学的一个新的研究领域，其原理是通过一定方式将正常基因或有治疗作用的DNA序列导入靶细胞以纠正基因缺陷或发挥治疗作用，从而达到治疗疾病的目的。本研究通常所说的基因治疗是体外基因治疗，即在体外用基因转染患者靶细胞，然后将经转染的靶细胞输入患者体内，最终给予患者的治疗物质是经基因修饰的细胞，而不是基因本身。除间接体内法外，还可以用基因药物进行直接体内途径治疗，这些基因药物可以是完整基因，也可以是基因片段；可以是替代治疗，也可以是抑制性治疗(包括转录水平和翻译水平的抑制)[7]。基因治疗可以从根源上修正致病基因，与传统的治疗方法相比具有无可争议的优越性。但是，基因的转移要借助一定的载体，载体安全性、可控性差以及载体转移基因的效率较低等问题都限制了基因治疗的发展。发现更多、有更确切疗效的治疗基因及开发新的更为安全有效、可控的非病毒载体，并将化疗药物与基因治疗相结合成为越来越热门的研究方向。

共递送化疗药物和基因可以产生协同治疗效果。一方面，二者的共递送可以增加癌细胞对化疗药物的敏感性，达到减少给药量的目的，因此可以减少单独使用化疗药物产生的不良反应，另一方面，可以克服单独基因治疗时转染效率低引起治疗效果差等问题[8]。药物与基因的联合应用有极大地应用前景，纳米技术的发展为2者装载为一体提供了可能[9-10]。

基于以上，将紫杉醇和治疗基因通过合适的纳米载体共同递送至靶部位是一个非常好的思路，如果实现，将大大提高紫杉醇的治疗效果并减小其毒副作用，增加患者顺应性。目前针对紫杉醇与基因的共递送，使用较多的纳米载药系统主要有脂质体、纳米粒、胶束等。

1 共递送纳米载药体系

1.1 脂质体 脂质体是指将药物包封于类脂质双分子层内而形成的微型囊泡，主要由磷脂和胆固醇等附加剂组成。目前，常用于基因和抗肿瘤药物共递送的脂质体是阳离子脂质体。阳离子脂质体[11]常由荷正电的磷脂与中性辅助磷脂共同组成，荷正电的脂质与荷负电的核酸由于静电作用可形成阳离子脂质体-基因复合物，再与化疗药物形成阳离子脂质体-基因-化疗药物三元复合体，通过皮下注射或腹腔注射，经过血液循环进入靶器官，并与荷负电的细胞膜表面作用，经内吞作用或细胞融合作用进入胞内，再经过一系列运输，最后进入细胞核，进行相关基因表达、沉默(敲除)与药物治疗作用。

Sun等[12]用靶向功能基修饰的阳离子脂质体(ANG-CLP)为载体，共载紫杉醇和人类肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(pEGFP-hTRAIL)，以提高脑胶质瘤的治愈率。该脂质体可以有效地把抗肿瘤药物和治疗基因共递送至靶部位，提高体内外抑瘤效果，并且细胞毒性毒性低，可以延长脑瘤模型小鼠的存活时间。动物实验结果表明，对于脑瘤模型小鼠而言，用ANG-CLP/PTX/pEGFP-hTRAIL治疗，小鼠可以存活69.5 d，比相同环境下同剂量市售替莫唑胺对照组小鼠的存活时间长22.5 d。

除了配体外，脂质体也可用于共载RNA和化疗药物。MicroRNA (miRNA) 是一类由内源基因编码的长度约为22个核苷酸的非编码单链RNA分子，它们在动植物中参与转录后基因沉默的操作，并负责细胞生长、分化、增殖的调节，运动和细胞凋亡[13]。MicroRNA-10b (miR-10b)被确定参与肿瘤的转移过程[14-15]，抑制miR-10b可降低肿瘤细胞的转移率[15]。Zhang等17制备了一种pH敏感且有主动靶向肽修饰脂质体用于共载紫杉醇与RNA(anti-miRs)，anti-miRs是一种单链RNA类似物，可抑制成熟的miRNA活性。将紫杉醇和 anti-miRs联合使用可弥补2者各自的不足，在抑制原位肿瘤形成的同时降低肿瘤转移率，达到双重治疗效果。体内外实验结果表明，紫杉醇和 anti-miRs联用可有效抑制肿瘤生长，减少乳腺癌的肺转移。

1.2 纳米粒 纳米粒是一类天然或合成高分子材料为载体的固态载药胶体微粒，一般粒径为10～1 000 nm，纳米粒可通过主动或被动靶向于肿瘤从而增加肿瘤细胞内药物浓度，与此同时其纳米尺寸效应可通过EPR效应聚集在肿瘤周围[18]，因此纳米粒可改变药物在体内的药物动力学特征，增加药物在靶器官的分布量，提高治疗效果并降低不良反应的发生。

Wang等[19]合成了一种含酯键及酰胺键的生物可降解阳离子两亲性聚合物材料P(MDS-co-CES)并以紫杉醇为模型药物评价了该载体材料对药物-DNA的共载能力。将共载纳米粒(用绿色荧光蛋白标记)转染HEK293细胞，结果显示，当N/P为15时，该纳米粒可有效运转基因进入细胞。MTT结果表明，该纳米粒在HEK293细胞的IC50值是PEI的10倍，表明该材料的细胞毒性远小于PEI。为了进一步证实基因与药物联用的协同治疗效果，以含白细胞介素12(IL-12)的基因作为治疗基因，以紫杉醇为模型药物，进行小鼠体内抑瘤实验，实验结果显示，联用IL-12和紫杉醇纳米粒在给药17 d后肿瘤生长率明显低于单独使用IL-12或单独使用紫杉醇纳米粒，表明2者联用确实可以达到协同抗肿瘤效果。

Chen等[20]制备了一种siRNA-紫杉醇复合纳米粒。首先通过静电吸附法制备含siRNA的壳聚糖纳米粒，再以该壳聚糖纳米粒为内核，通过超临界流体法制得siRNA-紫杉醇复合纳米粒(CMPS)。结果显示，siRNA可以通过沉默P糖蛋白(P-gp)促进更多紫杉醇进入肿瘤细胞，达到协同抗肿瘤效果。

为了达到更加精细化的给药，达到更好的治疗效果，不仅可以通过上述方法，也可以将紫杉醇同时与2种基因共载。Tang等[21]将紫杉醇与Snail siRNA (siSna)和Twist siRNA (siTwi)共载，这2种siRNA可从不同机制抑制肿瘤转移[22-25]。结果显示，2种siRNA联用比单用有更好的抗肿瘤转移效果。

1.3 胶束 胶束是两亲性物质在水中自组装形成的具有核-壳型结构或一定分子形状的聚集体。一般用于共递送的胶束都由疏水内核和亲水性外壳在水溶液中自组装形成两亲性聚合物胶束[26]。药物一般载在胶束的疏水性内核上，核酸一般连接在胶束的亲水性外壳上；通常，一些主动靶向基团(如叶酸等)也可连接在胶束上以增加胶束的靶向性[27-29]。

Zhu等[30]以3种不同分子量的PDMAEMA片段为原料制得3种PDMAEMA-PCL-PDMAEMA生物可降解的阳离子自组装胶束，电位为+29.3 mV至+35.5 mV，低分子量的胶束与PEI相比，在MDA-MB-435-GFP细胞中毒性明显降低，且基因沉默效应增强，因此体外抑制肿瘤能力增强；用尼罗红染料标记胶束，以绿色荧光蛋白为标记基因，转染MDA-MB-435-GFP细胞，用荧光显微镜观察，可见给药后细胞内有红色，且绿色荧光蛋白表达减弱，表明该胶束可以成功转运基因和药物进入细胞。载紫杉醇后，细胞摄取的增加，在PC3 细胞中，药效明显比单独给予相同剂量的紫杉醇强。

Jang等[31]以脱氧胆酸和低分子PEI(1.8 kDa)为原料制备了一种自组装DA3胶束，用以共载抗肿瘤药紫杉醇和siRNA。实验表明，DA3胶束与25 kDa PEI相比，有更优越的基因沉默效应。体外抗肿瘤实验表明，使用PTX-DA3-siRNA的实验组动物在30 d时肿瘤生长率远小于单独使用PTX或单独使用DA3及PTX-DA3，初步说明用DA3共递送紫杉醇与siRNA可以产生协同抗肿瘤效果。

2 结论与展望

综上所述，共递送抗肿瘤药紫杉醇和基因弥补了单独使用化疗药物和基因治疗的不足，产生协同抗肿瘤效果，并且可以在一定程度上克服紫杉醇的多药耐药问题。但是共递送体系达到更好药效其具体的作用机制国内外尚未有报道，有待进一步研究，除此之外，共载体系也面临很多其他挑战，如载体潜在的细胞毒性，载体的复杂性等。相信随着研究的不断深入，共载体系存在的种种问题会得到解决，新的更安全、更有效的共递送载体会被不断发现。

[1] 陈万青，郑荣寿，曾红梅，等.2011年中国恶性肿瘤发病和死亡分析[J].中国肿瘤，2015，24(1)：1-10.

[2]Le XF, Bast RC Jr.Src family kinnases and paclitaxel sensitivity[J].Cancer Biol Ther，2011，12(4)：260-269.

[3]Wall ME，Wani MC，Taylor H.Plant antitumor agents，27.Isolation, structure, and structure activity relationships of alkaloids from Fagara macrophylla[J].J Nat Prod，1987，50(6)：1095-1099.

[4]McGrogan BT, Gilmartin B, Carney DN, et al.Taxanes, microtubules and chemoresistant breast cancer[J].Biochim Biophys Acta, 2008，1785(2):96-132.

[5]Rowinsky EK，Donehower RC，Tucker RW.Microtubule changes and cytotoxicity produced by taxol in human ovarian cell lines.Proc.Am.Assoc[J].Cancer Res, 1987, 28( 12) :423- 428.

[6]陈伟，季明华，唐金海.乳腺癌紫杉醇耐药的机制[J].中华乳腺病杂志，2015，9(4)：275-279.

[7]张夏华，吴广通，李蓉.基因治疗现状与前景[J].药学实践杂志，2009，27(1)：4-9.

[8]王明芳.共递送抗癌药多柔比星和基因的纳米载药系统研究进展[J].中国新药与临床杂志，2014，33(10)：713-718.

[9]Eldar-Boock A, Polyak D, Scomparin A,et al.Satchi-Fainaro.Nano-sized polymers and liposomes designed to deliver combination therapy for cancer[J].Curr Opin Biotechnol，2013 ，24(4):682-689.

[10]Taratula O, Kuzmov A, Shah M, et al.Minko.Nanostructured lipid carriers as multifunctional nanomedicine platform for pulmonary co-delivery of anticancer drugs and siRNA[J].J Control Release ，2013，171(3) ：349-357.

[11]陈伟光, 刘源岗, 王士斌, 等.阳离子脂质体共载基因与化疗药物用于癌症治疗的研究进展[J].药学学报，2012，47 (8):986-992.

[12]Sun X, Pang Z, Ye H, et al.Co-delivery of pEGFP-hTRAIL and paclitaxel to brain glioma mediated by an angiopep-conjugated liposome[J].Biomaterials，2012 ，33(3):916-924.

[13]Huntzinger E, Izaurralde E.Izaurralde.Gene silencing by microRNAs:contributions of translational repression and mRNA decay[J].Nature， 2011，12(9)：99-110.

[14]Hurst DR, Edmonds MD, Welch DR.Metastamir:the field of metastasisregulatory microRNA is spreading[J].Cancer Res，2009，69(19)：7495-7498.

[15]Pencheva N, Tavazoie SF.Tavazoie.Control of metastatic progression by microRNA regulatory networks[J].Nat.Cell Biol，2013，15(6)：546-554.

[16]Ma L.Role of miR-10b in breast cancer metastasis[J].Breast Cancer Res，2010，12(15)：210.

[17]Zhang Q, Ran R, Zhang L，et al.Simultaneous delivery of therapeutic antagomirs with paclitaxel for the management of metastatic tumors by a pH-responsive anti-microbial peptide-mediated liposomal delivery system[J].J Control Release，2015，197:208-218.

[18]陈伟光, 王士斌.纳米载体共载基因与化疗药物用于癌症治疗的研究进展[J].药学学报，2013(7):1091-1098.

[19]Wang Y, Gao S, Ye WH, et al.Co-delivery of drugs and DNA from cationic core-shell nanoparticles self-assembled from a biodegradable copolymer[J].Nat mater, 2006，5(10)：791-796.

[20]Chen AZ, Kang YQ, Wang SB,et al.Preparation and antitumor effect evaluation of composite microparticles co-loaded with siRNA and paclitaxel by a supercritical process[J].J Mater Chem B,2015,3(31):6439-6447.

[21]Tang S, Yin Q, Su J，er al..Inhibition of metastasis and growth of breast cancer by pH-sensitive poly (β-amino ester) nanoparticles co-delivering two siRNA and paclitaxel[J].Biomaterials，2015(48)：1-15.

[22]Yang MH, Chen CL, Chau GY, et al.Comprehensive analysis of the independent effect of twist and snail in promoting metastasis of hepatocellular carcinoma[J].Hepatology，2009,50(5):1464-1474.

[23]Shiota M, Izumi H, Onitsuka T, et al.Twist promotes tumor cell growth through YB-1 expression[J].Cancer Res，2008,68(1):98-105.

[24] Cheng GZ, Chan J, Wang Q, et al.Twist transcriptionally up-regulates AKT2 in breast cancer cells leading to increased migration, invasion, and resistance to paclitaxel[J].Cancer Res,2007,67(5):1979-1987.

[25] Alexander NR, Tran NL, Rekapally H, et al.Ncadherin gene expression in prostate carcinoma is modulated by integrindependent nuclear translocation of Twist1[J].Cancer Res,2006,66(7):3365-3369.

[26] Kakizawa Y, Kataoka K.Block copolymer micelles for delivery of gene and related compounds[J].Adv Drug Deliv Rev,2002,54(2)：203-222.

[27] Zhang P, Hu L, Yin Q, et al.Transferrin-conjugated polyphosphoester hybrid micelle loading paclitaxel for brain-targeting delivery:synthesis, preparation and in vivo evaluation[J].J Control Release,2012,159(3)：429-434.

[28] Jhaveri AM,Torchilin VP.Multifunctional polymeric micelles for delivery of drugs and siRNA[J].Front Pharmacol,2014,5(5)：77.

[29]Tsouris V, Joo MK, Kim SH, et al.Nano carriers that enable codelivery of chemotherapy and RNAi agents for treatment of drug-resistant cancers[J].Biotechnol Adv，2014,32(5)：1037-1050.

[30]Zhu C, Jung S, Luo S, et al.Co-delivery of siRNA and paclitaxel into cancer cells by biodegradable cationic micelles based on PDMAEMA-PCL-PDMAEMA triblock copolymers[J].Biomaterials，2010,31(8)：2408-2416.

[31]Jang YL, Yun UJ, Lee MS,et al.Cell-penetrating peptide mimicking polymer-based combined delivery of paclitaxel and siRNA for enhanced tumor growth suppression[J].Int J Pharm,2012,434(1-2):488-493.

(编校：苗加会)

Advances of the co-delivery systems of paclitaxel and gene

GAO YanΔ

(Department of Pharmacy，Ji’nan Children’s Hospital, Ji’nan 250022, China)

Co-delivery of paclitaxel and gene could achieve synergistic therapeutic effect, enhance therapeutic outcomes, reduce toxicity and reverse multiple drug resistance.Liposomes, nanoparticles and micells are usually used as the co-delivery systems of paclitaxel drugs and genes.We reviewed the progress in the co-delivery of paclitaxel and gene in the past few years by literature review, which would set a foundation for better clinical application of paclitaxel.

co-delivery; anti-cancer drugs; paclitaxel; genes

10.3969/j.issn.1005-1678.2016.09.047

高燕，通信作者，女，硕士，副主任药师，研究方向：药学，E-mail：ggiyan@sina.com。

R979.1

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