纳米粒子在甲状腺癌靶向治疗中的应用

王琳萍 张 波

甲状腺癌(thyroid cancer, TC)是最常见的内分泌癌，占新增癌症病例的3%。根据GLOBOCAN 2020数据库显示，全球每年新增TC病例约58.2万例，其中我国占比为34%。

甲状腺滤泡上皮肿瘤包括分化型甲状腺癌(differentiated thyroid cancer，DTC)和甲状腺未分化癌(anaplastic thyroid cancer，ATC)。DTC包括甲状腺乳头状癌(papillary thyroid cancer, PTC)、甲状腺滤泡状癌(follicular thyroid cancer, FTC)和嗜酸细胞癌(Hürthle cell cancer, HCC)。由于DTC在一定程度上保留了甲状腺滤泡上皮细胞的功能，如钠碘转运体(sodium iodide symporter, NIS)的表达及摄碘、依赖于促甲状腺激素(thyroid stimulating hormone, TSH)生长的方式等，使得放射性碘131(I)治疗及TSH抑制治疗对其具有重要作用。大多数DTC预后较好，但有30%存在局部复发，约30%转变为碘难治性TC，10年生存率低至10%。ATC通常在转移后被诊断，传统的治疗方法对其无效，靶向药物又具有明显不良反应，是最难治愈的癌症之一。根据美国甲状腺协会一项研究数据，20%的ATC患者由低分化PTC进展而来，低分化PTC是ATC的一个风险因素。甲状腺髓样癌(medullary thyroid cancer, MTC)是甲状腺滤泡旁细胞来源的恶性肿瘤。MTC的预后较差，早期即可转移至淋巴结，需进行较大范围的手术。

纳米粒子(nanoparticles, NPs)一般指直径为1～100nm的超细粒子，又称超微粒子。纳米粒子直径小、比表面积大、对周围环境敏感等特性使其能够在肿瘤成像和治疗中发挥靶向作用。NPs在体内发挥作用的主要机制分为被动和主动靶向作用。通常认为直径<700nm的NPs可以通过高通透性及滞留效应进入到肿瘤组织周围，此即被动靶向。而主动靶向则是通过共价或非共价连接方法将特异性配体或抗体结合在NPs表面，注入体内后通过抗原-抗体或配体-受体反应结合从而在靶点聚集，且其结合效果和特异性明显优于被动靶向作用。目前已用NPs在各种实体器官肿瘤(如肝脏、胰腺、乳腺等)进行了一系列临床试验，并取得了较好的疗效。

一、无机纳米粒子在TC靶向治疗中的应用

无机NPs包括碳、二氧化硅及金NPs等，具有良好的组织相容性、生物稳定性及较高的反应活性，可用于多模态成像，实现诊疗一体化。

1.碳NPs：纳米碳示踪技术临床上已经广泛应用于甲状腺手术。据报道，高达37%的甲状腺切除术后出现短暂或永久性甲状腺功能减退。直径为150nm的碳NPs可进入淋巴管，而不进入血管，并被输送到区域淋巴结。在甲状腺手术期间，甲状腺腺体内注射碳NPs有助于区分淋巴结和甲状旁腺，并降低因甲状旁腺切除或血液供应受损引起的甲状旁腺功能减退的发生率。一项比较研究发现，术前腺体内给药能更好地保护甲状旁腺。当用于内镜下TC手术时，使用碳NPs进行干预的平均淋巴结切除数较高，甲状旁腺意外切除的发生率较低，但甲状旁腺功能减退的发生率没有显著差异。有研究猜测甲状旁腺可能具有代偿组织损伤的潜力。

基于生物素-亲和素系统、有稀疏金涂层的羧基功能化的碳纳米管是热消融TC的一种选择。用重组TSH、纯化人TSH或抗TSH抗体对该粒子进行聚乙二醇化和功能化。经532nm功率激光照射后，在小鼠神经母细胞瘤运动神经元细胞中(BCPAP细胞为TSH受体阳性，NSC-34细胞为TSH受体阴性)测定粒子的细胞毒性。只有BCPAP细胞发生反应，而用重组TSH包被的粒子显示出最高的功效。

单独的碳NPs、与吲哚菁绿染料结合的碳NPs以及抗甲状腺球蛋白抗体功能化的荧光聚苯乙烯粒子可作为淋巴结定位示踪剂使用，多项研究正在评估这些粒子改善TC的外科治疗的作用。

2.含金属的NPs：含有TCP-1亚单位3的分子伴侣蛋白促使低分化PTC细胞中蛋白质折叠、细胞增殖、迁移和侵袭。金NPs可下调分子伴侣蛋白，促进癌细胞凋亡。西妥昔单抗是一种靶向表达EGFR的肿瘤(例如ATC)的单克隆抗体。在由西妥昔单抗功能化的纳米组装体中，脂质壳包裹金NPs和全氟己烷，低强度聚焦超声(low-intensity focused ultrasound, LIFU)可以通过触发纳米载体释放化疗药物来提高疗效。靶向肿瘤坏死因子-α的聚乙二醇化金NPs，可通过递送紫杉醇前药CYT-21625减轻转移性FTC-133和8505C异种移植小鼠的肿瘤负荷。用ATC特异性配体功能化透明质酸和油酸包裹的金NPs，通过吸收近红外辐射并转化为热能后，其对人ATC细胞(8505C)的细胞毒性大于对HaCaT角质形成细胞的细胞毒性。

3.介孔二氧化硅纳米粒子：介孔二氧化硅纳米粒子(mesoporous silica nanoparticles，MSN)具有优异的物理化学稳定性、高比表面积、良好的表面渗透性、化学改性表面和无毒性等优势，是一种良好的药物递送载体。

载阿霉素且TSH功能化的MSN可在体外靶向甲状腺细胞。该粒子含不耐酸连接物，在酸性肿瘤环境中会释放阿霉素，继而诱导人FTC-133细胞凋亡，并减缓裸鼠移植瘤的生长。以TSH为靶点可提高抗肿瘤效果，但不影响作为心脏毒性指标的肌酸激酶的水平。与游离药物比较，这些粒子经静脉注射既能抑制肿瘤生长，又能预防心脏毒性。

血管内皮细胞生长因子受体2(vascular endothelial growth factor receptor 2, VEGFR 2)在癌前病变转化为恶性肿瘤的过程中起关键作用。靶向VEGFR2且负载坦螺旋霉素(热休克蛋白90抑制剂)和mTOR抑制剂(Torin 2)的MSN，可有效抑制人ATC细胞的生长，并且不损害正常细胞。这可以作为治疗无法手术的原发性肿瘤的一种选择。

包被转铁蛋白、负载索拉非尼的MSN可诱导耐放射性碘的TCP-1和BCPAP细胞(在亚致死I浓度下培养数代)的凋亡。包被转铁蛋白的NPs在下调MAPK通路方面的作用胜于非靶向NPs。

4.其他无机材料：阿霉素与纳米粒结合，可减少其不可逆的心脏毒性和可逆的肾毒性。除聚乙二醇化(多柔比星，Lipodox)和非聚乙二醇化(Myocet)脂质体是首选载体外，高岭石纳米黏土也同样适用，相比游离药物，它对TPC-1细胞更具细胞毒性。以碘化钾为基质的NIS涂层可用于靶向，负载阿霉素的高岭土甲醇纳米粒瘤内注射后，可被动靶向小型猪PTC细胞 (TPC-1) 中的NIS。当静脉注射给喂食无碘饮食的兔子时，NPs可主动靶向肿瘤组织。这种方法适合治疗表达NIS的TC。

二、有机纳米粒子在TC靶向治疗中的应用

1.脂质NPs：脂质体具有良好包封能力和较好的生物相容性，可延长药物在体内的循环时间，是最成熟的纳米载体之一。此外，它能够针对不同的靶向分子进行相应的功能化修饰。在3种人TC细胞系(PTC-1、BCPAP和FRO)中，与游离药物比较，负载全反式维甲酸的脂质体显示出更高的抗增殖功效。在人类ATC细胞(8505C和BHT-101)以及永生化滤泡上皮细胞(cNthyori 3-1)中测试载microRNA-34b-5p的聚乙二醇化脂质颗粒，miR-34b在体外抑制癌细胞增殖、迁移和血管生成；静脉注射到裸鼠体内后，BHT-101异种移植瘤体积减小。

2.聚合物NPs：以具有多于 4 个碳原子的全氟烷液体作为内核的NPs，主要为聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)等。优点是粒径均一、穿透性和稳定性强。静脉注射聚乙二醇化PLGA纳米粒，可将索拉非尼和作为促分化药物的全反式维甲酸递送至FTC133细胞及其异种移植物中，其产生的毒性低于游离索拉非尼，而NIS和甲状腺球蛋白表达增加则表明癌细胞再分化。白藜芦醇是一种多酚有机化合物，可诱导ATC细胞分化和凋亡。然而，它在循环十分不稳定。将其包裹入包被纳米肽PEP-1的聚乙二醇化聚己内酯颗粒中以靶向在ATC细胞(THJ-16T)上过度表达的IL-13受体α2时，白藜芦醇的治疗效果和阿霉素相似。

将端粒酶反转录酶siRNA封装在壳聚糖修饰的PLGA纳米粒中，可避免药物在团注时释放。在重度联合免疫缺陷小鼠中，NPs抑制ATC细胞(8505C和CAL-62)及其异种移植瘤的生长，而无全身毒性，且端粒长度不受治疗影响。

3.其他有机材料：纳米泡是充满气体的微小空腔，通常大于用于靶向递送的NPs，具有独特的物理特性。吉西他滨加亚油酸自组装成纳米泡，可诱导FTC(FTC133)细胞和PTC(BCPAP)细胞凋亡。载有阿霉素的以全氟戊烷为核心的乙二醇壳聚糖纳米泡增强了对ATC衍生的CAL-62细胞的细胞毒性。应用体外冲击波诱导阿霉素释放，与游离药物比较，人ATC异种移植瘤体积变得更小、阿霉素蓄积更多，且未观察到心脏毒性。

有机MSN是一种含有有机基团的二氧化硅，可产生介孔性。用牛血清白蛋白包被MSN可稳定I的载量，并可诱导ATC细胞摄取I。构建I标记抗VEGFR 2的靶向性纳米载体，可有效抑制ATC的肿瘤生长，延长荷瘤裸鼠生存期，在ATC的治疗和预后评估中有良好的应用前景。

无机和有机NPs具有各自的优势和局限性。可重复的大规模合成对所有基于NPs的治疗都是一个挑战。无机NPs(金NPs和MSN等)适用于常规药物和蛋白质的递送。金NPs可以联合使用其他技术(例如光热疗法)，但也可能在体内蓄积导致不良后果。有机NPs(脂质体和聚合物纳米粒等)用于常规药物、再分化化合物和siRNA的递送。脂质纳米粒降解速度快，并可从体内清除。提供了装载多种有效载荷的可能性，但使用其他抗肿瘤策略的选择更加有限。另外，靶向策略的选择一般从两方面考虑：癌症治疗的一般原则(pH依赖性、转铁蛋白或VEGF受体的过度表达)和更具TC特异性的靶点(如TSH受体)。后一种策略的缺点是去分化TC通常不再表达TSH受体。

三、展 望

NPs使显像剂和治疗分子结合起来，NPs在诊疗中的未来与特异性TC肿瘤标志物的可用性密切相关。如果识别出这些标志，就有可能优化它们的检测。通过使用患者特异性蛋白电晕来识别新标志物有望成为改善TC诊疗的有效工具。NPs通过主动和被动靶向实现TC精准诊疗，还可以通过更敏感的传感器技术(例如BRAF V600E突变在成像中的使用)改善TC的诊疗。

DTC的治疗以外科治疗为主，辅以术后内分泌治疗或放射性核素治疗，某些情况下需辅以放射治疗、靶向治疗。而去分化TC的再分化治疗可通过改善视黄酸在TC细胞中的输送实现。另外，多药化疗的抗肿瘤活性往往高于单独的一种治疗方法，联合疗法已经成为一种发展趋势。

尽管动物研究的结果令人鼓舞，它们在预测人类疗效方面的价值受制于模型的固有局限性。研究者正积极寻找方法，例如，通过向甲状腺内注射适量细胞(例如8505C)产生原位肿瘤模拟转移性疾病。目前，除了用于外科手术的碳纳米粒子外，为TC开发的纳米粒子多处于临床前测试阶段。但毋庸置疑的是，基于NPs的药物递送为TC的有效治疗开辟了新的途径，越来越多的纳米粒子将逐步进入临床应用，在提高TC诊疗特异性方面发挥重要作用。