PARP抑制剂联合纳米材料在恶性肿瘤治疗中的研究进展*

关玥 陈秀玮

根据《2015年中国恶性肿瘤流行情况分析》最新的统计结果显示，恶性肿瘤导致死亡患者占全部死亡原因的23.91%[1]。恶性肿瘤传统治疗手段包括手术、放疗、化疗及生物治疗，由于化疗药物存在细胞毒性，因此容易产生恶心、脱发、骨髓抑制等不良反应[2]。因此，临床上需要靶向性更强、不良反应更小的治疗手段克服上述难题。

考虑到近年来对恶性肿瘤的深入理解，恶性肿瘤治疗管理越来越倾向于靶向性治疗。PARP抑制剂（poly ADP-ribose polymerase inhibitor，PARPi）作为靶向药物近年来成为人们关注的重点对象。腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）作为DNA断裂的感受器，在DNA损伤后被激活，识别并结合到DNA断裂部位，参与肿瘤细胞的DNA单链损伤修复。对于存在同源重组缺陷（HRD）的肿瘤，在PARP抑制剂的作用下，无法完成DSB（DNA双链断裂）修复，最终导致肿瘤细胞死亡，此为合成致死原理[2]。纳米材料更是近年的研究热点，可在纳米材料上负载药物，与游离用药相比增强了肿瘤细胞的靶向性，减少不良反应并添加物理治疗等作用[3-5]。近年研究结果表明，纳米材料与PARP抑制剂联合应用于抗肿瘤治疗，可达到延长药物半衰期、增强肿瘤靶向性、抑制肿瘤生长的效果。本文将对纳米材料联合PARP抑制剂的抗肿瘤作用进行综述。

1 PARP抑制剂的作用

1.1 PARP抑制剂的作用机制

DNA损伤及修复异常有诱发恶性肿瘤的可能性。其中PARP是DNA损伤后修复、维持基因组完整的重要的成员[6]。当正常细胞发生单链DNA断裂时，PARP1或PARP2与DNA损伤处结合，有助于DNA修复[7-8]。当PARP酶活性被抑制时，单链损伤（singlestrand break，SSB）增多会导致DSB，造成细胞死亡。若双链DNA断裂，则依赖同源重组（homologous recombination，HR）修复[9]。在已经缺乏这种修复机制的恶性肿瘤患者中，将通过非同源末端连接（nonhomologous end joining，NHEJ）修复。而NHEJ是一种容易出错的修复受损DNA的机制，因此不能大规模有效的修复DNA损伤[10]。

当BRCA1和BRCA2突变的肿瘤细胞发生单链损伤修复(single-strand break repair，SSBR）时，其HR功能受损，而在PARP抑制剂的作用下，无法完成SSBR，最终导致肿瘤细胞双链损伤修复（doublestrand breaks repair，DSBR）而死亡，因此PARP抑制剂通过合成致死效应完成对HRR缺陷细胞的选择性致死作用，即合成致死原理，也是PARP抑制剂抗肿瘤作用的基本原理。除了参与基因组的表达，PARP1参与许多生物学功能，如基因组稳定性、程序性细胞死亡、转录调节和染色质结构调节。而在同源重组修复过程中，也有许多其他重要基因参与，如ATM、ATRX、ARID1A及CHECK2基因突变、EMSY扩增或PTEN基因的缺失或突变时，都可能导致肿瘤细胞HRR功能损伤[11]，因此在与上述基因相关的肿瘤中，PARP抑制剂均能起到抗肿瘤作用。此外，越来越多的研究数据证明，PARP1抑制剂也可以通过影响雄激素受体和成红血球细胞转录因子功能起到抗癌作用[12-13]。

1.2 PARP抑制剂的应用进展

随着PARP抑制剂的研究进展，多种靶向药物如olaparib、niraparib、rucaparib和talazoparib已被美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于临床一线治疗或维持治疗。而维利帕尼（veliparib）、帕米帕利（pamiparib）、A-966492、E7449等PARP抑制剂也分别在头颈部鳞癌、胶质母细胞瘤、乳腺癌等抑制肿瘤细胞DNA修复的相关实验中展示出具有应用前景的抗肿瘤能力[14-16]。

1.3 PARP抑制剂的联合应用

1.3.1 与抗血管生成剂的联用 抗血管生成剂主要是通过靶向血管内皮生长因子（VEGF），经过多个环节来抑制肿瘤血管内皮的生成，使肿瘤血管生成受阻，造成缺氧缺血的环境，最终导致肿瘤细胞因缺乏氧气与养料而死亡[17]。已有研究表明，抗血管生成剂与PARP抑制剂在肿瘤治疗中可能具有协同作用[18]。缺氧导致BRCA1和RAD51蛋白表达下调，从而抑制HRR。同时，PARP抑制剂能够强化肿瘤缺氧状态，以此加强抗肿瘤作用。

1.3.2 与免疫检查点抑制剂联用 免疫检测点是指在肿瘤细胞中存在的抑制T细胞功能的检测点，在肿瘤组织中可能被肿瘤细胞利用而形成免疫逃逸。其中PD-1/PD-L1的研究最成熟并且已经开始应用于临床。PD-1/PD-L1抑制剂能够解除肿瘤免疫逃逸，增强免疫系统杀伤肿瘤的能力[19]。而PARP抑制剂作用于基因组不稳定和突变的肿瘤，使得肿瘤细胞凋亡。与此同时，PARP抑制剂还能增强免疫治疗前的突变负荷[20]。因此，两者协同作用可能增加肿瘤杀伤效应。

2 PARP抑制剂的不良反应

临床上即使严格遵循用药指征、根据药物指导用药，但也会有部分患者出现不良反应，也是调整剂量、中断和停药的最大原因，恶心及贫血是最常见的不良反应，还会出现一些较为罕见的不良反应，如神经系统、呼吸系统、肌肉骨骼系统、皮肤系统和心血管系统等[6-21]。

3 纳米材料联合应用的研究进展

为了克服化疗药物所带来的不良反应，纳米材料以其靶向性强、增强生物溶解度、增强免疫、克服耐药的特性成为近年来的研究热点。已有研究结果表明，在纳米材料参与联合治疗的基础实验中，在三阴性乳腺癌[22]、宫颈癌[23]、肝细胞癌[3，24]、前列腺癌[25]等实体瘤细胞中均取得了显著成效。

纳米粒子作为一种独特的药物传递平台，近年来在抗癌药物传递中的潜在用途开展了广泛研究[26]。纳米粒子可以通过多种方式制作模型，以增加药物包封密闭能力，并且配备多种功能，以提高药物在肿瘤环境中的活性。此外，纳米颗粒也可以释放水溶性差的药物，并且提供持续释放药物的特性以延长其在循环中的药物浓度[27]。如口服给药的药物大部分经过肝脏被降解，导致药物在到达病灶之前已经低于最佳血药浓度，但纳米粒子的出现，就可以将其装载在专门设计的纳米颗粒中进行输送，达到最佳血药浓度的同时，使其在血液循环中循环更长时间，导致肿瘤积聚增加，达到更加理想的抗肿瘤作用。目前，许多纳米粒子正在临床试验中进行研究，而少数纳米粒子已被临床批准用于化疗。随着纳米材料研究的进展，PARP抑制剂与纳米材料联合抗肿瘤的治疗模式也随之提出，其强强联合的治疗效果也在部分恶性肿瘤中得到验证。

4 纳米PARP抑制剂的应用

4.1 胰腺癌

一项研究[28]结果表明，一种自组装两亲肽纳米颗粒（GENP），共同传送奥拉帕利和吉西他滨联合治疗BRCA突变型胰腺癌。GENP表现出相对稳定、包封率高的特性，能在肿瘤环境中协同释放两种药物。在荷瘤动物良好的体外条件下，吉西他滨和奥拉帕利不仅能表现出较强的协同作用，增强抗肿瘤效应，此外延长了两种药物的半衰期，使其以最佳的治疗比例积聚在肿瘤组织中，在增强靶向治疗、降低不良反应的同时达到强效的抗肿瘤作用。

4.2 乳腺癌

Zhang等[29]研发了一种纳米复合物，将他唑帕利包裹到纳米脂质体中（NanoTLZ）。其研究结果显示，以纳米材料载药的联合治疗BRCA基因缺陷小鼠，延长了小鼠无进展生存期（median disease-free survival，PFS）和总生存期（median overall survival，OS）。由于高渗透长滞留效应（enhanced permeability and reten tion effect，EPR）效应，纳米载体在BRCA基因缺陷小鼠的肿瘤中积聚，克服了口服给药靶向性弱的特点，大幅提高了靶向肿瘤的特异性，与游离他唑帕利用药结果相比，NanoTLZ抗肿瘤作用得到提高，在很大程度上抑制了肿瘤增长。若在人类中观察到类似的EPR效应，通过使用纳米颗粒制剂对他唑帕利的改善可以带来更好的治疗结果，并提高乳腺癌患者在治疗期间的生存质量。与此同时，NanoTLZ还可调节实验组小鼠体内免疫状态，增强免疫系统调节能力，多方面提高抗癌作用。Eskiler等[30]也曾证明他拉帕唑固体脂质纳米粒（SLNS），在BRCA1突变的敏感和耐药的TNBC（三阴性乳腺癌）细胞中，具有很强的合成致死治疗潜力。

4.3 前列腺癌

一项研究[31]证明具有Pten/Trp53缺陷的晚期前列腺癌小鼠在接受纳米奥拉帕利治疗后，增强了细胞对放疗的敏感性。脂质体纳米材料的使用提高奥拉帕利的生物利用率，克服了口服给药所导致的药代动力学问题。该研究证明，与口服奥拉帕利相比，静脉注射纳米奥拉帕利可显著抑制肿瘤生长。纳米奥拉帕利预处理3种耐辐射前列腺癌细胞系（LNCaP、PC-3和FKO1），增强了肿瘤细胞DNA损伤，并显示出对辐射的敏感性增加。

4.4 卵巢癌

晚期高级别浆液性卵巢癌（HGSOC）是发达国家妇科癌症死亡的主要原因，5年生存率较低。一项研究发明了一种靶向给药的方法来攻克卵巢癌肿瘤细胞耐药的难题[32]。该研究提出新型静电逐层（LBL）脂质体纳米颗粒（NPs），其表面涂有透明质酸涂层，可以对具有CD44受体的HGSOC细胞靶向治疗，纳米颗粒中按比例包裹（64%）和奥拉帕利（26%）或他拉唑帕利（21%）。由于纳米颗粒的结构特性，延长了化疗药物及PARP抑制剂的循环半衰期、延长其持续释放药物时间，并且能够靶向传递药物至HGSOC细胞，同时与游离药物相比，达到减少肿瘤转移、减轻全身毒性、延长患者生存期的效果。

Baldwin等[33]研制了一种纳米奥拉帕利复合物（Nano Oraparib），在4种不同的卵巢癌细胞系中进行测试时，证实了纳米奥拉帕利与游离奥拉帕利同样有效。在播散性腹膜恶性肿瘤动物模型，纳米奥拉帕利每天通过腹腔注射（IP）给药，而与体外结果一致的是，纳米奥拉帕利比口服奥拉帕里提供了更好的疗效。并且，纳米奥拉帕利可以在给药后1 h内进入体循环，并在每天给药后显示出显著的抗肿瘤效应，导致肿瘤细胞的快速死亡。Baldwin等[34]将其研制的纳米他拉帕唑（Nano Talazoparib）颗粒作用于小鼠和人BRCA细胞，研究结果显示肿瘤细胞对Nano Talazoparib更敏感，与Nano Oraparib相比，IC50值降低了10倍。此外，在腹腔注射的小鼠上测试治疗效果，纳米他唑巴利延缓了疾病的进展，并显著减少腹水的形成。

4.5 尤文氏肉瘤

他唑帕利布与替莫唑胺联合治疗尤文肉瘤非常有效。然而，此种联合是有毒的，与他唑巴不同，纳米他唑巴表现出低毒性和延长药物半衰期的特点，并且有助于提高替莫唑胺在TC-71尤文肉瘤荷瘤中的应答率[35]。

4.6 肺癌

Gonzales等[36]将纳米乳液包封被荧光标记的Olaparib（OLA-FL），形成纳米颗粒复合物。将其通过静脉注射于人小细胞肺癌（SCLC）小鼠皮下，形成荷植瘤模型（H-69和H-82）。根据相关生物分布和组织学研究表明，该纳米乳剂可以将OLA-FL靶向地运送至肿瘤细胞核中。因此，OLA-FL展示出一种潜在的治疗纳米颗粒的新平台，不仅可以用于治疗，也可用于体内PARP抑制剂的成像。此研究解决了药物因分子形式过小而导致药代动力学过快的问题，解除了该药物临床潜力的限制，从而增强了药效。

5 结语

恶性肿瘤是当今社会需要克服的重点难题，而PARP抑制剂与纳米材料的联合应用为靶向精准治疗模式带来新希望。纳米材料不仅可以将药物输送至肿瘤组织，降低毒性，减少不良反应，在与PARP抑制剂联合后，以其良好的封闭性使PARP抑制剂不被降解，延长药物的半衰期、增加生物溶解度，扩大载药量。与口服PARP抑制剂不同，纳米药物是通过腹腔注射或静脉注射给药，这些给药途径提高了所需剂量药物的生物利用度。纳米药物的另一个优点是更长的血液循环时间和由于肿瘤摄取增加而减少的非靶向毒性。

随着医学发展，PARP抑制适应证可能会更宽，由BRCA1/2基因突变扩展为HRD，用于其他基因缺陷所致恶性疾病的治疗。目前，PARP抑制剂与纳米材料的联合治疗作用仅在部分恶性肿瘤领域中得到验证，而其中关于BRCA基因突变的乳腺癌领域居多，同时与BRCA基因突变密切相关的卵巢癌患者是否获益仍是难题。就目前而言，纳米材料仍有更多特性未被研发，若将其靶向性、诊疗机制、改善耐药、增强免疫功能的特性与PARP抑制剂结合起来，达到优势互补的效果，将为广大恶性肿瘤患者带来新的希望。