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              復雜制劑阿米卡星脂質體吸入懸浮液作用原理及工藝介紹

              發布時間:2021-09-17   點擊次數:582次

               AVT成立十余年來,專注脂質體、脂肪乳、微納米靶向制劑等遞藥體系,本期AVT為大家分享淋巴靶向藥物遞送系統的研究進展,文章內容來自《中國藥科大學學報》2020年第51卷第4期“藥學前沿”欄目文章《淋巴靶向藥物遞送系統在抗腫liu轉移治療中的研究進展》,作者:馮旸,徐霄,莫然。

               摘要

               淋巴轉移是腫瘤轉移的主要途徑之一,傳統藥物治療腫瘤淋巴轉移的局限在于藥物在淋巴轉移灶的濃度低導致療效不佳。納米藥物遞送系統在增強藥物靶向性、提高藥物生物利用度、降低藥物不良反應等方面發揮著重要作用。本綜述介紹了淋巴系統的組成和功能,闡述了淋巴系統在腫瘤轉移中的作用,列舉了現有的抗腫liu淋巴轉移治療手段及局限性,重點闡述被動、主動以及抗原遞呈細胞介導的淋巴靶向藥物遞送系統在抗腫liu轉移治療中的研究進展。

               正文

               腫瘤轉移是指腫瘤細胞從原發灶脫落,經淋巴管或血管等遷移至其他部位繼續生長的過程。這一過程包括:

              (1)從原位灶上脫落后的細胞內滲進入淋巴管或血管,隨后進入血液,形成循環腫瘤細胞;

              (2)在逃過免疫系統的監察后,部分循環腫瘤細胞得以存活;

              (3)存活的腫瘤細胞在其他器官或組織增殖,形成局部轉移;

              (4)逐漸適應新環境后,腫瘤細胞繼續增殖形成最終的轉移灶。

               研究顯示腫瘤轉移是導致腫瘤患者死亡的最主要原因。腫瘤細胞的轉移往往具有一定方向性,像“種子”一樣,向著更適合其生長的微環境進行選擇性遷移。例如,乳腺癌易發生肺、骨和腦轉移,結腸癌易發生肺和肝轉移,胰腺癌易發生肝轉移。相較于血行轉移,惡性腫瘤更易借助淋巴系統發生轉移。手術切除、化療和放療是傳統腫瘤治療方法。然而,當腫瘤發生轉移時,可能會有多個轉移灶(如淋巴結轉移),通過手術切除和放療很難*所有的轉移灶,同時對患者損害較大。而系統給藥的化療藥物往往駐留在血液或臟器中,很難進入淋巴系統,嚴重影響對淋巴轉移灶的治療效果。近年來研究發現借助淋巴靶向藥物遞送系統,可改善藥物在淋巴系統中的分布,在抗腫liu轉移治療中展現出巨大的潛力。本綜述以腫瘤轉移和淋巴系統的關系為切入點,介紹淋巴系統的組成及功能,闡述淋巴系統在腫瘤轉移進程中的重要性,并重點介紹靶向淋巴系統的藥物遞送系統在抗腫liu轉移中的研究進展。

               01 淋巴系統與腫瘤轉移

               1.1 淋巴系統的組成和功能

               淋巴系統由淋巴組織、淋巴器官與淋巴管道構成,不僅是機體重要的循環系統,也是重要的防御系統??乖f呈細胞、淋巴細胞、外周抗原等通過傳入淋巴管引流進入淋巴結。淋巴結內潴留著大量包括B、T淋巴細胞、樹突狀細胞等免疫細胞,對機體的免疫功能起著重要作用。

               1.2 淋巴系統在腫瘤轉移中的作用

               腫瘤轉移主要分為血行轉移和淋巴轉移兩種途徑。大量研究表明,淋巴系統可能比血液系統更易于為腫瘤細胞提供轉移通道,其主要原因為:

              (1)淋巴管的特殊結構。與血管結構相比,淋巴管的內皮細胞間連接較松散,基底膜不夠完整,使得腫瘤細胞更易進入淋巴管。

              (2)淋巴液流速慢。血流速度是淋巴流速的100~500倍。較低的淋巴壓力降低了機械變形和剪切應力對處于其中的細胞的物理損傷,使得腫瘤細胞在淋巴系統中更易存活。

              (3)無血清的淋巴環境。血清毒性在一定程度上降低了血液中腫瘤細胞的活力,而淋巴的成分與組織間液十分相近,不存在血清,因而細胞在淋巴液中有著更高的活力。

              (4)趨化因子受體的作用。一些趨化因子及相關受體在轉移器官的選擇中起著至關重要的作用。例如,趨化因子受體(CXCR3、CXCR4)在淋巴轉移的過程中起關鍵作用。Kawada等利用RNA干擾(RNAi)技術構建了低表達CXCR3的黑色素瘤細胞,將其接種于小鼠體內后發現,與正常的黑色素瘤細胞比,低表達CXCR3的腫瘤細胞向腘窩淋巴結的遷移明顯減少,但并不影響其向肝、肺的血源性轉移,證明了某些趨化因子及受體會促進腫瘤細胞的淋巴轉移,而對血液轉移并無顯zhu影響。

               總之,淋巴系統是許多實體瘤(如黑色素瘤、乳腺癌等)擴散的主要途徑。腫瘤發生轉移后,治療難度增大,患者的預后不佳。例如,在黑色素瘤治療中,患者的轉移陽性的淋巴結數目越多,五年生存率越低。因此,抑制腫瘤的淋巴轉移成為現今腫瘤治療領域的研究重點之一。

               1.3 抗腫liu淋巴轉移的治療手段

               淋巴結清掃及放療是臨床上治療腫瘤轉移的常用手段,但侵襲性較大,會導致包括淋巴水腫、淋巴系統循環功能受損等不良反應。而通過靜脈或口服給藥的化療藥物因無法在淋巴系統富集,不能有效殺死轉移灶內的腫瘤細胞。Ryan等發現大鼠靜脈注射游離阿霉素后,幾乎所有時間點下淋巴液中阿霉素的濃度都低于血漿中的濃度,表明靜脈給藥后化療藥物無法有效的濃集于淋巴系統。如何提高藥物在淋巴系統中的分布是近年來治療腫瘤轉移的主要研究方向之一。鑒于此,研究者們通過對藥物進行化學改性以及利用藥物遞送系統以期提高淋巴系統中的藥物量。一方面,通過將藥物與疏水性基團共價偶聯提高藥物的親脂性,增加口服給藥后藥物的腸道淋巴轉運。但是,許多藥物不具備化學修飾的條件或修飾后活性降低,限制了藥物的療效。另一方面,構建淋巴靶向藥物遞送系統,通過物理包埋或化學偶聯將藥物荷載于載體中,不僅可改善藥物的溶解度,降低藥物的毒性,還可通過尺寸效應等富集于淋巴組織,提高藥物在淋巴系統中的分布。

               02 淋巴靶向藥物遞送系統

               納米藥物遞送系統是一種以納米技術為基礎的新興藥物遞送系統。納米藥物遞送系統可增加藥物的溶解度,提高藥物的生物利用度,降低其不良反應,是提高藥物成藥性的重要手段之一。已有多種抗腫liu藥物的納米制劑用于腫瘤的臨床治療,如阿霉素聚乙二醇化脂質體制劑(Doxil)、紫杉醇白蛋白納米粒制劑(Abraxane)等。近年來,基于納米載體的藥物遞送策略用于治療腫瘤的淋巴轉移受到越來越多的關注。以間質給藥為例,納米載體借助尺寸效應,通過組織間隙中水通道,優先從間質中通過被動靶向作用進入淋巴管。納米藥物遞送系統不僅可用于治療某些淋巴相關的原發性腫瘤,如原發性淋巴瘤或白血病,也可用于治療并發淋巴轉移的其他腫瘤,如黑色素瘤、乳腺癌等。納米載體輔助藥物進入淋巴管并富集于淋巴結,對治療腫瘤的淋巴轉移有著較好的療效。

               2.1 影響淋巴吸收的因素

               2.1.1 給藥途徑

               藥物可以通過口服、靜脈、間質以及直接注射等給藥方式進入淋巴系統??诜乃幬锖图{米載體都會首先通過腸上皮細胞,隨后進入血管或淋巴管。在這一過程中,相比于小分子藥物,納米載體更易進入淋巴系統。Attili-Qadri等研究發現口服給藥后,與游離多西他賽相比,納米載體顯zhu提高多西他賽的生物利用度。這是由于納米載體增加了多西他賽的淋巴轉運,減少了首過效應。然而,納米載體在胃腸中的穩定性及其在胃腸道黏膜上的滲透性會影響其進入淋巴系統的效率。靜脈給藥能夠避免口服給藥的首過效應,然而當藥物進入血液中后,需要首先滲入組織間質中,隨后才能被淋巴系統吸收,這一過程效率很低。間質給藥是一種局部給藥方式,包括肌肉、皮下、皮內給藥。間質給藥后,納米載體富集于組織間質,由于淋巴內皮細胞間的間隙大、缺乏基底膜等特性,納米載體更易進入淋巴管。皮內具有更高的組織間隙壓力和較高的淋巴流速,因此在這3種間質給藥方式中,皮內給藥后淋巴吸收效率zui高。此外,淋巴結內給藥可將藥物直接注射至淋巴系統,這種一步到位的方式雖然看似方便,但費時費力,技術難度較大。并且,由于淋巴結的體積很小,一次給藥劑量非常有限,無法達到有效藥物濃度,導致治療效果不佳,而多次注射會損傷淋巴結,嚴重限制了淋巴結內給藥方式的實際應用。

               2.1.2 粒徑大小

               納米粒的粒徑大小大大影響了其進入淋巴管及駐留于淋巴結的效率。間質給藥后,小粒徑(<10 nm)的納米粒更易進入血管,而大粒徑(10~100 nm)的納米粒由于尺寸限制不能進入血管,而更易進入淋巴管。但是,粒徑更大(>100 nm)的納米粒反而不易進入淋巴管,這是因為間質中用來引流的通道直徑為100 nm左右,所以粒徑大于100 nm的納米粒由于對流和擴散能力差會大量保留于注射部位,大多通過抗原遞呈細胞攝取后隨其一同進入淋巴管。Rao等合成了粒徑分別為50、100、200 nm的聚合物納米粒,足墊給藥6 h后50 nm的納米粒在腘窩淋巴結處的聚集顯zhu高于其他兩種粒徑的納米粒,證明了粒徑的大小一定程度上影響了納米粒進入淋巴管的效率。納米粒引流進淋巴管后到達淋巴結,粒徑較大的納米粒更易滯留于淋巴結。Zhang等證明了淋巴結中小粒徑的納米粒(5~15 nm)易被濾泡樹突狀細胞清除,而大粒徑的納米粒(50~100 nm)可在淋巴結中保留5周以上,并且抗原遞送效果比前者增加了175倍。此外,對于靜脈給藥的納米粒,粒徑大小也影響其在淋巴系統的富集。Cabral等制備了載有(1,2-二氨基環己烷)鉑(Ⅱ)的30和70 nm聚合物膠束。靜脈注射后,30 nm的膠束在發生轉移的淋巴結中的蓄積量比70 nm的更高,有效抑制了黑色素瘤的淋巴結轉移,這是由于小粒徑的膠束更容易從血管壁中滲透進入組織間質,隨后進入淋巴管富集于淋巴結。

               2.1.3 親疏水性

               納米粒表面的親水親脂特性也影響其進入淋巴系統的效率。皮下給藥后,具有親水性表面的納米粒易于通過組織間隙引流進入淋巴管。Moghimi等證明了與mPEG 350脂質修飾的脂質體相比,用相對分子質量更大、鏈長更長、親水性更強的mPEG 2000修飾的脂質體表現出更快更強的淋巴引流。納米粒表面疏水性增強導致其不易從注射部位引流進入淋巴管,而更傾向于被組織間隙的抗原遞呈細胞攝取后一同進入淋巴管,這一淋巴轉運過程速率較慢。

               2.1.4 表面電荷

               表面電荷對于納米粒引流進入淋巴管也至關重要。組織間質中含大量負電性的糖胺聚糖,因此中性及帶負電的納米粒更易從間質引流入淋巴管,而帶正電的粒子在間質中的保留增加,在皮下形成“儲庫”,粒子緩慢進入淋巴管或被間質中的抗原遞呈細胞攝取后一同進入淋巴管。而在納米粒進一步引流入淋巴結的過程中,表面電荷會對樹突狀細胞的攝取有一定影響,樹突細胞更易于攝取正電性粒子。

               2.2 淋巴靶向藥物遞送系統

               納米載體從組織間隙進入淋巴管主要有3種方式(圖1):(1)旁細胞轉運途徑(被動靶向)——通過淋巴管內皮細胞間的間隙擴散進入淋巴管;(2)跨細胞轉運途徑(主動靶向)——經淋巴管內皮細胞轉胞吞作用進入淋巴管;(3)抗原遞呈細胞介導的轉運途徑——被組織間質中的抗原遞呈細胞(如樹突狀細胞)攝取后進入淋巴管。

               

               AVT分享淋巴靶向藥物遞送系統的研究進展-艾偉拓(上海)醫藥科技有限公司

               

               2.2.1 被動靶向藥物遞送系統

               相較于血管,淋巴管的內皮細胞之間連接松散,并且基底膜不完整,管腔寬大,因而更易于滲透?;谂约毎D運途徑的被動靶向藥物遞送系統主要通過調節載體的尺寸及表面性質實現其在淋巴系統的富集。Chen等在兔乳腺癌轉移模型中評價了皮下、靜脈或聯合兩種給藥方式后阿霉素脂質體(約120 nm)的抗腫liu轉移作用。結果顯示,靜脈給藥后,遠處轉移灶被顯zhu抑制。皮下給藥后,腋窩和縱隔淋巴結中的轉移灶能得到更有效的抑制。當聯合兩種途徑給藥時,不僅可以治療局部區域淋巴結轉移,還對遠處肺和肝中的轉移灶有顯zhu抑制作用,證明了脂質體能夠有效遞送藥物至淋巴系統,采用聯合給藥方式能夠更有效控制潛伏在局部和遠端組織中的腫瘤轉移。Doddapeneni等制備了聚乙二醇-聚(ε-己內酯)納米粒,共載了多西他賽、依維莫司、LY294002 3種藥物。在接近腫瘤的部位皮下給藥后,納米粒優先進入淋巴系統,有效抑制黑色素瘤的淋巴轉移,并顯zhu降低了化療藥物的不良反應。Zhang等將黑色素瘤相關的抗原肽(TRP2)和Toll樣受體4激動劑(MPLA)共載于由聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)構筑的納米粒中。肌內給藥后發現納米??砂邢蜻M入淋巴管,隨后引流進入淋巴結,被其中的樹突狀細胞攝取后引起抗原特異性的T細胞應答,進一步抑制腫瘤進程。Kaminskas等構建了聚乙二醇化聚-L-賴氨酸樹形分子和非聚乙二醇化樹形分子,皮下給藥后由于聚乙二醇化增大了樹形分子的親水性,因而相較于非聚乙二醇化樹形分子,聚乙二醇化的樹形分子從注射部位向淋巴管引流顯zhu增加。Jiang等構建了共載抗原OVA與佐劑CpG的氫氧化鋁納米粒(約90 nm)。皮下給藥后,納米粒不僅可靶向進入淋巴管,還能夠被淋巴結內樹突狀細胞高xiao攝取,促進樹突狀細胞的成熟,顯zhu提升IL-12、TNF-α、IFN-γ的分泌,誘導了CD8+ T細胞反應,顯zhu抑制了小鼠黑色素瘤的生長。Hong等合成了3種不同孔徑(12.9、10.3、7.8 nm)的包載OVA的介孔硅納米粒(約80 nm)。皮下給藥后,介孔硅納米粒借助小粒徑從給藥部位進入淋巴管。介孔孔徑的大小對介孔硅納米粒的淋巴靶向效率、被樹突狀細胞的攝取效率以及促進其成熟等方面沒有顯zhu影響,但抗原遞呈效率隨著介孔孔徑的增大而增強,導致機體產生細胞免疫應答的強度增強。

               2.2.2 主動靶向藥物遞送系統

               為了進一步增強納米載體靶向淋巴遞藥的能力,主動靶向遞藥系統也得到了廣fan的研究。主動靶向策略通常是指在納米粒表面修飾配體,該配體能被組織或細胞上過表達的特異性受體識別并結合,促進納米粒的內化和轉運。

               Lyp-1是一種含有9個氨基酸的環肽,可與腫瘤細胞及腫瘤相關淋巴管內皮細胞表面過度表達的P32受體發生特異性的結合,但正常的淋巴管內皮細胞不能與Lyp-1進行結合。因此,Lyp-1可作為淋巴靶向藥物遞送系統的靶向配體。Yan等合成了綴合LyP-1的負載阿霉素聚乙二醇化脂質體。體內近紅外熒光成像和體外細胞攝取實驗證明,LyP-1的修飾增加了脂質體在發生轉移的淋巴結中的富集,但并未增加其在正常淋巴結中的富集。體內藥效學實驗結果顯示,LyP-1修飾脂質體對淋巴轉移性腫瘤表現出更強的抑制作用。Luo等也證明了修飾Lyp-1的納米粒在轉移淋巴結中的富集量是未修飾的8倍,表明LyP-1具有高xiao的靶向腫瘤淋巴轉移灶的能力。

               乙酰肝素酶(HPA)主要參與細胞外基質(ECM)的重塑,可降解ECM和血管壁中的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖,從而促進內皮細胞和腫瘤細胞的遷移和侵襲,其在高轉移腫瘤中過表達。Dafni等證明了HPA在轉移的腘窩淋巴結中的表達顯zhu增加,而在原發性腫瘤中沒有表達。低相對分子質量肝素是一種帶負電荷、可生物降解的水溶性天然多糖,可結合并抑制HPA。Ye等合成了修飾低相對分子質量肝素的脂質體用于多西他賽的淋巴靶向遞送,考察了其在人源宮頸癌HeLa細胞的淋巴結轉移小鼠模型中皮下注射后的靶向效果,結果表明:與未修飾的多西他賽脂質體相比,皮下注射低相對分子質量肝素修飾的脂質體在轉移性淋巴結中的蓄積量顯zhu提高,靶向效率約為前者的2.83倍,證明了低相對分子質量肝素的修飾可提高納米載體對轉移淋巴結的靶向能力。

               Yang等發現TMTP1肽可特異性結合多種高轉移性腫瘤細胞,包括前列腺癌PC-3M-1E8細胞、肺巨細胞癌PG-BE1細胞、乳腺癌MDA-MB-435S細胞,胃癌MKN-45sci細胞,但不結合非轉移性腫瘤細胞,如前列腺癌PC-3M-2B4細胞、肺巨細胞癌PG-LH7細胞、乳腺癌MCF-7細胞。Wei等合成了修飾和未修飾TMTP1的吲哚菁綠聚合物膠束,考察其在人源宮頸癌HeLa細胞的淋巴結轉移小鼠模型中的靶向效果,結果表明皮下給藥30 min后,前者在腘窩淋巴結中濃度為后者的4.21倍。

               組織間質中的高密度脂蛋白(HDL)主要通過淋巴管進入血液循環。Lim等研究發現,在小鼠后足墊皮下注射DiI熒光標記的HDL后,大量的HDL被內化進入淋巴管,這一過程是由淋巴管內皮表達的清道夫受體介導的主動轉運,證明了HDL是一種體內天然的淋巴靶向的配體,可用于構建淋巴靶向藥物遞送系統。Kuai等應用DMPC脂質和載脂蛋白A1模擬肽合成了HDL納米盤,皮下給藥后HDL納米盤顯zhu提高了負載的抗原和佐劑在淋巴結的蓄積與滯留,并且產生的特異性細胞毒T淋巴細胞反應比可溶性疫苗高近47倍。

               2.2.3 靶向抗原遞呈細胞的藥物遞送系統

               樹突狀細胞具有攝取和遞呈抗原,活化和擴增幼稚、記憶性T細胞,從而誘導機體產生強大的免疫反應的能力,是體內重要的免疫細胞。淋巴結內有大量成熟與未成熟的樹突狀細胞。當納米粒被樹突狀細胞攝取后,可隨樹突狀細胞進入淋巴管,刺激機體產生特異性免疫反應,對抗轉移性腫瘤。研究報道,CD11c、Dec205、CD40、MUC-1、DC-SIGN、Dectin-1、甘露糖等都可與樹突狀細胞發生特異性結合,可作為靶向樹突狀細胞的配體。Zhang等合成了可靶向樹突狀細胞的納米粒。該納米粒由4部分組成:

              (1)兩親性聚合物自組裝成納米粒核心用于包封疏水性的Toll樣受體7/8激動劑咪喹莫特;      

              (2)核心外層包被了陽離子脂質層,其中負載了Toll樣受體4激動劑MPLA;

              (3)靜電吸附陰離子抗原OVA;

              (4)脂質層上連接了靶向樹突狀細胞的配體——甘露糖。

               實驗結果表明,皮下注射修飾和未修飾甘露糖的納米粒后,樹突狀細胞對前者的攝取是后者的2~3倍。修飾甘露糖的納米粒能夠更有效地促進樹突狀細胞成熟、淋巴細胞活化、抗原交叉呈遞、CD4+和CD8+ T細胞反應,從而產生更多的記憶T細胞、抗體和干擾素γ,顯zhu抑制腫瘤生長及轉移。Wang等合成了兩種遞送抗原的載體,一種是將抗原包封于陽離子脂質體中,另一種是在上述載體表面修飾了甘露糖。皮下注射后體內熒光成像顯示前者注射后4 h在引流淋巴結中聚集,后者在注射后30 min就在引流淋巴結中聚集,并且注射后4~96 h后者在淋巴結中聚集量顯zhu比前者高,這是由于前者帶正電大部分聚集在注射部位,而后者被樹突狀細胞攝取后可以有效地從注射部位引流進入淋巴結,并且在給藥3個月后仍然可以持續的產生抗體,引起免疫應答。

               03 總結和展望

               淋巴系統是腫瘤轉移的重要途徑,腫瘤細胞隨淋巴管引流進入前哨淋巴結,在此處不斷增殖并形成微轉移灶,一旦淋巴結被“填滿”,腫瘤細胞會擴散到下一個淋巴結,由此形成多個轉移灶,擴散至全身,治療難度大。傳統的化療藥物由于無法在淋巴系統中達到有效治療濃度,對腫瘤的淋巴轉移收效甚微。淋巴靶向藥物遞送系統可以輔助藥物進入淋巴管并富集于淋巴結,提高了藥物在淋巴系統中的濃度,對治療腫瘤的淋巴轉移有著較好的療效。但是,淋巴靶向藥物遞送系統仍存在一些問題和挑戰。通過調節載體的尺寸及表面性質可實現其在淋巴系統的富集,然而載體的尺寸的設計是一把“雙ren劍”,小粒徑納米粒更易于從注射部位引流進入淋巴管,而大粒徑納米粒更易于滯留于淋巴結。同樣,負電荷納米粒易于從注射部位引流進入淋巴管,而正電荷納米粒更易被淋巴結內樹突狀細胞攝取。對于基于配體-受體介導的主動靶向藥物遞送系統,目前已發現的淋巴管內皮細胞表達的受體不多,并且部分與血管內皮細胞上的受體有重合。靶向抗原遞呈細胞的藥物遞送系統主要是由樹突狀細胞表面受體與配體相互作用介導的,然而樹突狀細胞表面有很多受體,選擇靶向不同受體是否會對樹突狀細胞的攝取效率產生影響也需深入研究。

               

               

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