叶酸受体介导的纳米递药系统

叶酸受体介导的纳米递药系统
摘要】：叶酸靶向纳米递药系统既具有叶酸-叶酸受体的主动靶向又具有纳米递
药系统的被动靶向的优势，可实现化疗药物对肿瘤组织的靶向递送，有效地提高
药物疗效，减少毒副作用。

本文就近年来研究较多的叶酸脂质体、叶酸树突状纳
米粒子、叶酸纳米胶束、叶酸纳米球等靶向递药系统进行综述。

【关键词】：叶酸；叶酸受体；恶性肿瘤；纳米递药系统；靶向治疗
【Abstract】 Folate receptor mediated active-targeting and passive-targeting make nano-drug delivery system(DDS) to increase therapeutic index of drug and cut down its side effect. Moreover, DDS is more stable, controlled release of drug and so on. In this article, we review folate-liposome, Folate-dendrimer, Folate-micelle, Folate-nanoshere. Compared to traditional chemotherapy drugs, Folate-DDS is a promising stable drug carrier.
【Keyword】：folate; folate receptor; malignant tumor; nano -drug delivery system; targeting therapy
化疗是临床治疗肿瘤的主要手段。

目前化疗药物存在的问题就是传统的普通
剂型缺乏靶向性，在杀伤肿瘤细胞的同时也对正常细胞产生毒性，使得患者不能
耐受化疗[1]。

靶向递药系统将化疗药物直接靶向于肿瘤组织，在降低治疗剂量的同时提高
抗肿瘤药物的疗效，避免其在非靶向部位的聚集。

构建靶向于肿瘤组织的递药系
统(Drug Delivery System, DDS)，是解决目前临床肿瘤化疗问题的有效途径。

肿瘤
靶向递药系统可分为被动靶向和主动靶向两大类，前者主要是借助于纳米尺度的
递药载体实现，而后者则是通过肿瘤细胞膜表面的特异性受体介导[2-3]。

叶酸受体(Folate receptor， FR)在多数肿瘤细胞表面高表达，恶性肿瘤细胞膜
上普遍存在FR过度表达，通常比正常细胞系高出20-200倍。

FR的表达水平与肿
瘤组织的恶性程度及转移侵袭力呈正相关[4]，因此，FR已成为肿瘤诊断和治疗研究的新靶向。

叶酸(Falic acid，FA)作为靶向分子已成为介导递药系统主动靶向肿瘤的研究热点之一[5]。

与其他靶向分子，如单克隆抗体相比，FA相对分子质量小、无免疫原性、廉价易得、稳定性好、与药物或载体之间的化学键合简单易行。

细胞可通过FR介导的内摄作用(folate receptors -mediated endocytosis）将FA
吸收入胞内，而FA通过其羧基与药物或药物载体系统连接形成FA结合物(folate Conjugates)后，其与细胞表面FR亲和力基本保持不变，即FA结合物对FR仍具有高度亲和性(Kd 10-10)，低浓度即足以饱和所接触到的FR[5-6]。

肿瘤细胞表面的FR与以FA结合物为基体的递药系统结合，细胞膜即发生内陷，FR与FA结合物形成细胞内小泡被内摄入胞内，在内涵体的酸化作用下(pH 5), FR与FA结合物脱离，FR回到细胞表面，FA结合物逸出内涵体，将药物释放在细胞质内[7]。

这样，递药系统即在实现了肿瘤细胞靶向定位--三级靶向[8]的前提下，有效进入肿瘤细胞给药，发挥靶向疗效[5]。

另一方面，正常组织中FR 主要定位
于极化上皮尖端表面如近端肾小管极性侧、脉络丛等，且正常细胞多数以还原FA
载体途径摄取FA，而FA复合物只能通过FR途径内化，因此，血循环中FA复合
物无法与正常组织中FR受体接触，故不易对正常组织造成损伤[9-10]。

纳米递药系统能实现被动靶向给药，与肿瘤组织的特殊形态密切相关。

较正
常组织，肿瘤组织周细胞减少，血管通透性增加，血管内皮间隙变大，通常为
100-780nm，纳米递药系统尺度恰好与之匹配，可经血管内皮的孔隙渗透至肿瘤
组织间质中；而正常血管内皮间隙仅为5-10nm，通常的纳米递药系统不能透过其
间隙达到正常组织中，由此即实现了在肿瘤组织中被动靶向分布[2-3]。

又因肿瘤
组织内未建立起正常的淋巴回流系统[1]，组织间隙中的药物不能通过组织液回流
至淋巴系统，从而药物可不断在肿瘤组织中蓄积[11]。

而纳米递药系统由于其微尺度效应，除可实现被动靶向给药外，尚具有其他
独特优势，如粒径非常小，比表面积大，表面反应活动性高，活性中心多，吸附
能力强，易于粘附，既有利于局部用药时滞留性的增加，也有利于增加药物与作
用部位的接触面积和接触时间，且药物的扩散距离短，能利用其微尺度效应促进
药物吸收，提高生物利用度，增强药效[12-13]。

FR介导的肿瘤靶向递药系统分为两大类，即FA直接修饰药物所得的FA复合物，以及FA修饰的纳米载药系统[12]。

前者存在一些问题[13]：FA本身的溶解度
较低，其与药物所形成复合物的溶解性并未得到改善，造成循环中浓度低，不能
到达对肿瘤组织应有的杀伤浓度；药物从FA复合物中释放出来的过程缓慢，也
可能导致机体产生免疫应答反应，有超敏反应产生的风险。

而后者，则将纳米递
药系统的被动靶向和肿瘤细胞表面受体介导的主动靶向两方面的优势结合起来，
实现优势协同，表现出对肿瘤组织的高选择性。

本文即对叶酸受体介导的纳米递药系统，如叶酸脂质体、叶酸树突状纳米粒子、叶酸纳米胶束、叶酸纳米球等进行综述。

1、叶酸脂质体递药系统
脂质体的类脂双分子层结构使之具有细胞亲和性和组织相容性，同时可保护
药物免受酶或其他因素降解，其载药量高。

FA脂质体作为抗癌药物主动靶向载体,靶向应用范围广泛,药物投递效率提高,制备工艺相对简单,具较强组织穿透性及低
免疫原性等优点[14]。

目前脂质体包载的药物主要是小分子化疗药物、基因药物等。

1.1介导小分子化疗药物的肿瘤靶向投递 Gabizon等[15] 构建了叶酸修饰的
包载有多柔比星的PEG化的脂质体，并应用于KB细胞荷瘤裸鼠和表达FR（J6456）的腹水裸鼠模型，结果显示静脉注射和腹腔内注射叶酸修饰的PEG化脂质体与非
叶酸靶向的脂质体、腹水模型相比其抑瘤率更好，且抑瘤率与脂质体浓度呈正相关，腹腔内注射叶酸脂质体也是一种有效地方法。

Liu[16]等证明了叶酸-脂质体-多西他赛载药系统为一个稳定、控释、靶向输送的系统，同时在FR阳性的MCF-7
细胞中的摄取率明显高于FR阴性的NIH/3T3，且肿瘤抑制率与浓度、时间呈正相关，同时其对正常组织的毒性较标准对照的多西他赛组低。

Yamada[17]选择不同
分子量的PEG修饰脂质体-多柔比星，构建出不同的递药系统。

在肺癌M109荷瘤裸鼠的体内实验中证实了长链的PEG、高叶酸修饰率的脂质体较短链PEG、低叶
酸修饰率的脂质体其静脉注射后的循环时间更长，且前者对KB细胞的抑制率更高。

1.2介导基因药物的肿瘤靶向投递叶酸脂质体与反义寡核苷酸偶联,以KB细
胞作为处理对象,将其导入体外培养的KB细胞。

发现FR阳性的KB细胞对叶酸脂
质体反义寡核苷酸的摄取率较游离寡核苷酸高，并且其对KB细胞的抑制率达90%。

Chiu等[18]的实验构建了叶酸-脂质体包载反义寡核苷酸递药系统，其包载
率为70-80%，且叶酸并不改变脂质体的直径和包封率，叶酸脂质体与非叶酸脂质
体相比，其对KB细胞的抑制率高6倍。

虽然大多数体内外研究证据已提示叶酸脂质体在肿瘤靶向治疗中的潜在应用
价值 ,但该类递药系统存在以下缺点：制备过程复杂，影响产率。

各种制备方法
均为先制备出脂质体，再与叶酸偶联，期间包括几个分离过程，如反应生成物的
分离、脂质体与未包裹物的分离、脂质体与未偶联的叶酸的分离等，导致最终的
叶酸脂质体产率不高；包封率、修饰率低。

同时还有许多尚待解决的问题，比如：脂质体易发生氧化，稳定性差，药物易泄漏，载药量不多。

2、叶酸-树突状纳米粒
树突状纳米粒具有由聚合物载体材料制成的三维树状结构，药物是偶联于载
体的树突状分枝的多功能基团上[19-20]。

载体可连接抗肿瘤药物，如甲氨蝶呤、
多柔比星、Taxol(紫杉醇)[21]。

Zhang等[22]构建了PAMAM(聚酰胺胺)树突状纳米
粒包载MTX，证明了KB细胞对FA-PAMAM与传统的FA-MTX相比有同等的摄取率，但是其构建方法更易操作，其多功能基团可结合更多的靶向分子、化疗药物。

Choi [23]等用FITC标记FA-PAMAM-多柔比星递药系统，处理KB细胞，较未用FA
修饰的PAMAM对照组，其摄取率更高。

3.叶酸-纳米胶束
纳米胶束是一种多功能复合纳米粒子，它是利用两亲嵌段共聚物与自组装技
术制备而成，具有表面亲水、内部疏水的独特壳核结构。

通过聚合物两亲比例的
控制，纳米胶束可控制在lO-200nm范围内，高分子药物可通过疏水作用而方便
的包埋入胶束的内核，这些特点使其类似于一些天然的高效生物传输系统如脂蛋
白和病毒等,能作为靶向给药的载体[24]。

纳米胶束的内核可以装载疏水性的药物，作为释药贮库，亲水性的外壳可减少胶束与巨噬细胞系统间的作用，避免被巨噬
细胞系统大量摄取，并有利于其在水中的分散，但是外壳可以与细胞、血浆中的
蛋白等生物成分发生相互作用，这一优势克服了脂质体递药系统容易被网状内皮
系统的非选择性摄取的缺点。

Kim等[25] 制作了包载多柔比星的第二代pH敏感的纳米胶束，在卵巢癌荷瘤裸鼠体内实验中证实了该纳米胶束为长循环、高肿瘤组
织选择性及蓄积的纳米载体，且较第一代pH敏感纳米胶束有更强的pH靶向性。

Yang[26]等以聚苹果酸-聚己内酯（PMA-co-PCLA）为胶束的材料包载多柔比星，
外壳予叶酸修饰，形成FA复合物胶束。

其在生理条件下，具有良好的稳定性，
进入细胞后pH敏感的聚合物可自动解离释放出多柔比星，通过叶酸受体的内吞
作用表现出良好的肿瘤细胞靶向毒性。

纳米胶束对难溶性药物具有良好的增溶能力，并提高其生物利用度。

由于胶
束粒径较小，依靠其EPR效应，可自发地在具有渗透性血管的特征性区域聚集，
用叶酸修饰后通过受体-配体效应达到主动靶向杀伤作用，但是如何选取低毒性、生物相容性好的材料制备胶束是亟待解决的问题，同时纳米胶束也缺少体内实验，如何改良制备方法提高纳米胶束的载药量。

4.叶酸-纳米球
纳米球是由不同材料聚合成的一个球状结构，药物可以连接于纳米球外壳或
者包载于纳米球内核。

目前，纳米球最能代表纳米尺度水平上的递药系统的研究[27]。

根据纳米球的合成材料可分为天然材料、合成材料。

根据合成材料的不同，纳米球可包载不同的药物，比如DNA、荧光素[28]、小分子化疗药物、大分子药
物等。

Wang[29]等构建了一个以季氨化赖氨酸壳聚糖为主体，表面修饰FA、PEG
的纳米递药系统，较传统的脂质体递药系统其包封率、在不同pH条件下其释放
率更平稳。

Mansouri等[30]成功运用壳聚糖制成纳米粒子包载DNA，并证实FA-
纳米粒子具有低毒性、良好的DNA稳定性。

Peggy等[31]利用PEG修饰后壳聚糖
分子合成纳米球，由于壳聚糖分子水溶性较差，经PEG修饰后纳米球分子的水溶
性得到了改善。

FA-PEG-Chi纳米球对HEK 293细胞的毒性实验表明纳米球对正常
组织细胞无明显毒性。

证实了FA-PEG-Chi纳米球为一个低毒性、在生理条件下较
好的水溶性、高靶向性的递药系统。

纳米球作为递药系统具有药物包封率、载药量高，稳定性好、药物保护性好、可控性释放。

但是对纳米粒安全性的研究提示，由于聚合物降解产物具有细胞毒性，在体内具有蓄积效应，或者是由于其较大的比表面积反而增强了其本身的毒
性[32]，所以这些纳米递药系统的临床应用受到很大的限制。

三、展望
目前关于叶酸纳米递药系统的研究报道较多，但是真正运用于临床的并不多。

近年来主要是限于体外研究，但是体外实验中的肿瘤细胞的生物学行为与体内的
肿瘤组织特别是在对药物的敏感性、受体内环境的影响程度均有所不同，癌细胞
株获得方式的不同等都会影响疗效的评价。

同时人体肿瘤具有异质性，同一肿瘤
内部不同细胞对药物的反应具有差异，因此叶酸受体介导的纳米递药系统递药系
统需要进行进一步的体内实验，评价其体内分布情况以确定其肿瘤靶向性、递药
系统的体内毒性情况及其安全性。

随着叶酸递药系统体内实验、临床前的实验的
完善与发展，可广泛地应用于肿瘤的放射显像、化疗、基因治疗。

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