肿瘤干细胞靶向给药系统的研究进展

李远强，张坤,，孙丽丹

(1.三峡大学第一临床医学院，湖北 宜昌443000；2.三峡大学医学院，湖北 宜昌443000）

肿瘤干细胞靶向给药系统的研究进展

李远强1，张坤1,2，孙丽丹2

(1.三峡大学第一临床医学院，湖北 宜昌443000；2.三峡大学医学院，湖北 宜昌443000）

肿瘤干细胞(CSCs)在体内保留了致瘤性，并提高了肿瘤的耐药性，是导致常规放化疗抵抗以及治疗后复发的重要原因之一。本文就目前CSCs靶向给药系统的研究进展做一综述。

肿瘤干细胞；靶向治疗；靶向给药系统

肿瘤干细胞(cancer stem cells，CSCs)是肿瘤组织内一小部分具有自我更新以及多向分化潜能的细胞群。由于CSCs在体内保留了致瘤性，并提高了肿瘤的耐药性，是导致常规放化疗抵抗以及治疗后复发的重要原因之一[1]。靶向给药系统可以直接将有效载荷的药物传递到靶向部位，由于不需要与正常细胞的相互作用，可以尽量避免副作用，并提高疗效和患者的依从性[2]。

1 常见运载药物

1.1 小干扰RNA(small interfering RNA，siRNA)研究证实，siRNA可以通过干扰RNA使靶基因沉默，并且能针对性调控基因表达过程，这为癌症和遗传性疾病的治疗提供了新的希望。但由于siRNA阴离子性和刚性结构，无法顺利通过细胞膜[3]。因此，开发一个安全、稳定的给药系统，能将siRNA等这一类对有效的抗肿瘤药物输送到靶细胞是非常有必要的。

1.2 微小RNA(microRNA，miRNA)内源性miRNA在转录后水平调控靶基因的表达并参与了几乎所有细胞内的生命过程。研究证实miRNA的失调可以导致肿瘤的发生，由此外源导入miRNA或miRNA抑制剂成为靶向治疗的另一重要手段[4]。

1.3 其他 紫杉醇、阿霉素等常规化疗药物也被用于肿瘤的靶向治疗。在过去的临床实践以及研究中，已经证实了这类药物对肿瘤的治疗效果明确，尤其是对于耐药性的CSCs有较好的疗效[5]。

2 靶向给药体系

2.1 病毒载体 病毒载体能将药物高效率介导进入靶细胞内。O'MAHONY采用单纯疱疹病毒(Herpes simplex virus-1，HSV-1)成功的将shRNA以及siRNA等基因靶向治疗药物导入中枢神经系统[6]。由病毒载体介导的CSCs靶向给药系统的研究目前主要集中在脑胶质瘤CSCs领域，多采用腺病毒为载体。Williams等[7]的研究即采用腺病毒相关载体，构建了干扰素-β(IFN-β)递药体系，并在随后试验中连续给药，通过IFN-β破坏血管龛壁降低脑胶质瘤CSCs的数量。此外，Bai等[8]将shRNAs通过病毒载体导入脑胶质瘤CSCs，成功地使脑胶质瘤CSCs内端粒重复结合因子2(telomere repeat-binding factor 2，TRF2)以及阻遏元件1沉默转录因子(repressor element 1 silencing transcription factor，REST)耗尽，并导致脑胶质瘤CSCs分裂减少、神经元细胞有丝分裂后正常表达的蛋白含量增加以及对以烷化剂为主的治疗更加敏感。虽然病毒载体介导的靶向给药系统具有很高的转运效率以及较好的靶向性，但是由于免疫原性的影响，从而阻碍了当前病毒靶向给药系统的进一步发展[9]。以腺病毒载体为例，静脉输入后目的基因的脱靶以及在靶器官或靶组织内的低传导效率是当前亟需解决的一个难题[10]。

2.2 脂质体 脂质体是体外转染最常用的试剂，由于其不具备免疫原性，同时在体内不会产生毒性并具有高效的转运能力，当前已经成为靶向给药系统研究的热点[11]。Kim等[12]构建了一个新型的脂质体靶向给药系统-交联多层脂质体囊泡(cross-linked multilamellar liposomal vesicles，cMLVs)，成功将盐霉素导入乳腺癌CSCs中，解决了盐霉素因为疏水性而受阻的问题。此外cMLVs对盐霉素大小相近的其他药物的封装率超过了80%，并且在体内能保持稳定的状态持续释放药物。Li等[13]采用一种甘露糖-维生素E衍生物(MAN-TPGS1000)和地喹氯铵脂质衍生物(DQA-PEG2000-DSPE)将紫杉醇和蒿甲醚导入脂质体。这种脂质体分别通过MAN-TPGS1000与葡萄糖转运机制结合以及DQA-PEG2000-DSPE与电荷转运方式结合能顺利通过血脑屏障以及受体介导的内吞作用而靶向到达CSCs。在另一项研究中，Doss等[14]将金纳米粒子(gold nanoparticles，GNPs)和甾核(steroid nucleus)封装在多片层囊泡(the multi-lamellar vesi-cles，MLVs)脂质体中，成功靶向破坏CSCs的线粒体并实现了细胞的程序性死亡。该技术通过设计一个独特配体，使脂质体顺利通过苹果酸穿梭后与线粒体内膜融合后释放药物。当前已经实现了脂质体与miRNA的结合，并在很多体外实验中已经成功证实了该系统的有效性。未来的重难点将是如何修饰脂质体的化学结构，并实现采用脂质体将siRNA靶向导入CSCs中[11]。

2.3 纳米颗粒 选择性的纳米颗粒克服了剂量限制性毒副作用、肿瘤组织获取药物有限等缺陷，能递送高剂量的药物，并能与常规化疗联合治疗对多种药物耐药的恶性肿瘤[15]。纳米颗粒靶向给药技术的可行性已经得到了证实，该系统可以将多种抗癌药物导入靶向细胞，包括siRNA、阿霉素、紫杉醇、表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)抑制剂等[16-20]。当前美国食品和药物管理局(FDA)已经批准的用于医疗的一种纳米颗粒由四个聚合物组成：聚D，L-乳酸-乙醇酸，聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物F127，壳聚糖，透明质酸，这种纳米颗粒被设计为多种针对CSCs耐药性的给药系统[21]。Verma等[4]采用聚L-谷氨酸纳米颗粒封装一种柠檬苦素类化合物，并将药物递送至胰腺癌CSCs，调节胰腺癌CSCs的生长特性，显著抑制细胞增殖和克隆形成，并且能诱导胰腺CSCs的凋亡。此外，在随后的研究中发现该递药系统通过上调上皮细胞钙粘蛋白(E-cadherin)和N-钙黏着蛋白(N-cadherin)能抑制其迁移和侵袭的能力。另一种转铁蛋白靶向非侵入性的纳米给药系统能将miR-1导入胶质瘤CSCs，抑制肿瘤细胞迁移能力[22]。

纳米颗粒靶向给药系统采用各种化学修饰等方法，能顺利通过血脑屏障等阻碍，并采用受体介导的内吞效应增加了有效的药物载荷，甚至已经实现了重复循环利用。然而，CSCs表面的特异性标志物的研究尚未完全阐明，部分研究结果也还存在一定的争议，这无疑给设计针对CSCs表面抗原的特异性靶向性的纳米颗粒带来了挑战[23]。

2.4 胶束 在既往的研究中，胶束给药系统尤其是聚合胶束给药系统，通过各种修饰使药物释放模式、药物传递、组织相容性和规避耐药性等方面取得了一些进展[24]。两亲性的嵌段共聚物具有疏水性和亲水性的特点，并经过自组装，从而产生典型的水容性和分散性。如氯硝柳胺硬芯的混合胶束装载有两亲分子的嵌段共聚物和信号转导与转录激活因子3，经过严格的理化性质的修饰后被用于黑色素瘤以及乳腺癌细胞的细胞毒作用和细胞凋亡。进一步研究发现该系统能选择性的降低CD44+干细胞群[25]。Ke等[26]将硫利达嗪和阿霉素装配进入直径小于100 nm的胶束中，并主动将药物递送至肿瘤细胞以及CSCs。此外，携带紫杉醇胶束主动靶向抗CD44+受体以及EGFR，并特定的增强了CSCs对以紫杉醇为基础的化疗敏感性[27]。当前，胶束装载的CSCs靶向给药系统的报道仍然较少。但是由于胶束载体具有独特的药物释放以及细胞摄取行为，并且对于CSCs的靶向性也表现出一定的特异性，这些都将使胶束给药系统在开发新一代靶向治疗肿瘤领域具有较大的潜力[28]。

2.5 微泡(Microvesicles，MVs)MVs是囊泡的异构混合物，通过各种生物机制包括致癌的转变、微刺激、细胞激活产生的结构、死亡等方式产生的细胞器样的结构[29]。细胞衍生的MVs已经被证实是一种有效的能传递小RNA、miRNA以及mRNA的载体，在肿瘤细胞与间质细胞之间建立一种信号传导，并对肿瘤细胞具有较好靶向性[30-31]。在一项动物试验中，采用这种微泡运载siRNA到骨肉瘤细胞内，可以显著的减少肿瘤细胞体积并促进肿瘤细胞的凋亡过程[31]。但其对CSCs的靶向性目前研究较少，其具体转运的效率以及靶向性均尚未阐明。

3 展望

CSCs的靶向给药系统目前更多的还是处于研究阶段，目前已经设计出有针对性的药物载体，如病毒载体、脂质体、纳米颗粒、胶束以及Mvs均有各自独特的优点。随着对该领域的进一步研究，CSCs的靶向给药系统将会为肿瘤治疗带来新的希望。

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1003—6350（2017）02—0260—03

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2016-11-02)

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