施丽君
(宜康(杭州)生物技术有限公司,浙江 杭州 310000)
癌症已成为严重危害人类健康的重大疾病之一,因此,人类一直致力于寻找新的癌症治疗方法。其中,探索并编辑参与癌症发生发展过程中的相关基因就是其中一个重要策略。越来越多的研究表明,RNA干扰(RNAi)是一种有前景的基因操作技术,无论是单独使用,或与其他治疗方法联合使用均具有治疗潜力[1]。然而,基于siRNA或shRNA的治疗方法需要将他们成功递送至目标部位。因此,亟需找到一个安全而有效的载体系统。
载体系统包括两大类,病毒类载体系统和非病毒载体系统。病毒载体由于其具有免疫原性和不良基因突变效应存在着巨大的争议。为了弥补这些缺点,涌现了各种基于纳米颗粒的非病毒载体系统。尽管其转染效率低于病毒载体,但推动了siRNA在癌症治疗中的发展。目前已有报道显示纳米颗粒递送系统可以提高siRNA的系统稳定性、防止其过早降解和体内被快速清除,从而增强对目的基因的靶向选择。
siRNA与其他抗癌疗法的联合使用已初步显示出其优势,尤其能有效克服癌症对其他疗法敏感性低的障碍。此外,纳米药物递送系统的改进还提高了siRNA和其他治疗药物的共递送的效率[2]。目前已经研发了多种抗癌治疗剂与siRNA联用的纳米颗粒载体。本文将主要阐述癌症治疗中siRNA-化疗组合的纳米递送系统的相关进展。
化疗药物已经作为治疗许多癌症的一线药物。然而,肿瘤异质性和耐药性极大地降低了临床常用的多种抗癌药物的疗效[3]。因此产生了多种化疗药物与核酸治疗药联合的疗法,该方法主要通过沉默参与药物耐受和抗凋亡途径中的相关基因、恢复肿瘤抑制基因或者通过引入凋亡基因来增加化疗药物疗效。化疗药物与siRNA联合治疗主要通过两种途径实现:化疗药物和siRNA分开同时给药或者通过载体将化疗药物和siRNA共同递送至病灶部位,显而易见,后者的治疗效果更佳。
使用纳米载体可以实现多种治疗药物共同运送至病灶部位,并且载体的载药能力和不同药物的释放都可以被人为控制。目前为止,不同的纳米载体(例如脂质体、聚合物、无机纳米载体等)已经被设计及应用于递送siRNA和化疗药物。
众所周知,脂质体具有携带核酸和化疗药物的能力。由于脂质体的组分非常容易修饰,使其易与核酸相互作用,且脂质体可同时包裹一种或多种药物,使其在载体领域得到广泛应用。
简单的聚乙二醇化脂质体,复杂的刺激响应脂质体和靶向脂质体都已作为siRNA和化疗药物的载体应用于肿瘤治疗中。脂质体载体经聚乙二醇修饰后可延长其在体内的循环时间,并可将BCL2 siRNA与多烯紫杉醇(DTX) 运送至肺癌病灶部位,在体内及体外研究中均显示出良好的治疗效果[4]。
聚合物纳米颗粒为siRNA和抗癌药物共同递送提供了很好的平台。聚合物纳米颗粒可以很容易改变尺寸,并通过物理或离子相互作用实现有效载药和包裹基因的能力。它们是构建核-壳纳米颗粒的理想平台,可同时携带多种试剂,如siRNA,质粒DNA(pDNA)和化学治疗药物[5]。
最近,Wei等人介绍了一种改良的基于壳聚糖的纳米颗粒系统,用于共同递送mTERT siRNA和紫杉醇。使用N-((2-羟基-3-三甲基铵) 丙基) 壳聚糖氯化物(HTCC)制备纳米颗粒平台,由于其具有与siRNA相互作用的正电荷,该系统在体内可以有效地递送siRNA。然后将该基于壳聚糖的纳米颗粒开发成包封紫杉醇和mTERT siRNA的二合一共递送系统,这种共递送策略增强了紫杉醇的功效,使体内肿瘤得到显著抑制。
无机纳米材料是用于共载siRNA和其他治疗剂的常用载体,其具有独特的物理化学性质,例如尺寸小,比表面积大,生物体中相对稳定,表面易修饰等[6]。
最近的研究表明,金纳米粒子或纳米棒(AuNP)作为常见的无机纳米材料具有很好的稳定性,生物相容性以及表面易修饰和结合的能力,所以金纳米材料是一种极佳的基因载体[7]。siRNA可以通过静电相互作用或巯基结合到金纳米粒子上,或者可以吸附到金纳米粒子表面上的阳离子聚合物涂层上。最近一项研究发现,金纳米棒可共载阿霉素和ASCL1 siRNA,并通过奥曲肽使其靶向进入神经内分泌(NE)癌细胞中,阿霉素与金纳米颗粒通过具有PH敏感的腙键连接,siRNA与金纳米载体表面的聚-L-精氨酸形成复合物,同时靶向配体奥曲肽与聚-L-精氨酸聚合物连接。使用这种协同载体系统处理NE细胞,可有效增加靶向细胞摄取,增强ASCL1基因沉默,有效的抑制了细胞增殖。
纳米材料载体已广泛用于递送核酸治疗剂和其他抗癌药物,纳米载体具有多种优点包括提高的药物稳定性,防止被生物降解,改变药物药代动力学,增强生物利用度,同时可通过增强渗透和保留效应促进药物在肿瘤部位的积累,提高治疗效果。在过去的十年中,纳米材料载体已被成功地用于递送多种抗癌剂,共同递送系统通过协同效应来提高治疗效果。共载siRNA与化疗药物可同时影响涉及癌细胞生长、转移或药物抗性的多种途径或蛋白,通过协同效应提高治疗效果。脂质体、聚合物纳米颗粒和无机纳米颗粒在共同递送基因(siRNA、miRNA和pDNA) 与抗癌药物(化疗试剂,小分子抑制剂或光动力剂)领域得到广泛应用。
尽管近年来基于纳米颗粒载体的递送体系已经取得了进展,但挑战仍然存在。一个重要问题是合成复杂载体材料时使用多种原材料,而每种组分的安全性均需进行评估,以减少材料脱靶效应或毒性。为了将这些纳米材料载体应用到临床中,建议在合成纳米载体时使用FDA批准的材料,并通过设计引入针对癌细胞中过表达的特异性受体的靶向配体,提高siRNA和抗癌药物共同递送的效率。