纳米粒给药系统逆转肿瘤多药耐药性的研究进展

纳米粒给药系统逆转肿瘤多药耐药性的研究进展

陈家念，沈琦*，李绍顺

(上海交通大学药学院，上海200240)

摘要: 多药耐药是导致肿瘤化疗失败的主要原因。对于大多数抗肿瘤药物，肿瘤细胞均会产生多药耐药现象, 但其耐药机制，目前没有统一的看法。本文对纳米粒给药系统逆转肿瘤多药耐药性进行了综述, 包括3种载药系统: 非修饰的、配体修饰的和多功能纳米粒给药系统，并对纳米粒给药系统逆转肿瘤多药耐药性的机制进行探讨。纳

米粒通过拮抗和抵消肿瘤细胞主动外排药物的作用，提高肿瘤细胞内的药物浓度，同时减小对正常细胞的毒副作用, 逆转肿瘤的多药耐药性。这种新型的给药系统，结合了纳米技术及主动和被动靶向给药策略，在癌症治疗方面

已显示出巨大的应用前景。

关键词: 给药系统; 纳米粒; 逆转; 多药耐药

中图分类号: R944.4 文献标识码:A 文章编号: 0513-4870 (2009) 04-0333-05

Progress in the study of drug delivery system based on nanoparticles to

overcome multi-drug resistance

CHEN Jia-nian, SHEN Qi*, LI Shao-shun

(School of Pharmacy, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)

Abstract: Multi-drug resistance (MDR) of cancer cells is a major cause of failure in chemotherapy. To the majority of anti-cancer drugs, tumor cells are able to generate a multi-drug resistance; but there is no common views on the mechanism of MDR. This review summarizes the use of drug delivery system based on nanoparticles to overcome MDR in recent years. Three kinds including non-modified, ligand-modified and multifunctional drug delivery systems are described. Especially, the mechanism of reversing MDR based on nanoparticles is covered. Through efficiently offsetting and antagonizing the action of pumping drugs out of the tumor cells, drug delivery system based on nanoparticles can increase the concentration of the drug in tumors, while reduce the side effects on normal cells and overcome multi-drug resistance. The use of drug-loaded nanoparticles, which combines nanotechnology with the strategy of active and passive targeting administration, has shown significant prospect improving cancer therapy.

Key words: drug delivery system; nanoparticle; overcome; multi-drug resistance

将纳米技术应用于制药领域是当今新药研究的前沿课题。在肿瘤治疗过程中，纳米粒给药系统通过形成载药纳米复合物，可以拮抗和抵消肿瘤细胞主动外排药物的作用，从而提高肿瘤细胞内药物浓度。纳米粒给药系统有药物控释、药物靶向以及显著提高药物生物利用度等特性，大大克服了传统给药的弱点。根据文献报道，本文对目前纳米技术，结合主动和被

收稿日期: 2008-09-29.

*通讯作者Tel: 86-21-34204049, E-mail: qshen@ 动靶向、物理化学靶向构建的纳米粒给药系统对逆转肿瘤多药耐药的进展作一介绍。

1肿瘤的多药耐药性

多药耐药(multidrug resistance, MDR) 是肿瘤细胞对一种化疗药物产生抗药性的同时, 对其他结构和作用机制不同的抗肿瘤药产生交叉耐药性, 是最重要、最常见的肿瘤耐药现象。MDR发生机制复杂, 涉及许多方面，目前还没有一个统一的看法[1−3]。其机制包括P-糖蛋白(P-gp) 和多药耐药相关蛋白1 (MRP1)、MRP2、MRP3、MRP4、MRP5和MRP6

等均参与介导MDR。P-gp及MRP具有细胞膜离子“泵”样作用, 可以将细胞内的药物“泵”到细胞外, 使细胞内药物浓度降低从而产生耐药。P-gp能利用A TP水解释放的能量主动外排药物，从而使肿瘤细胞产生耐药性。因此, 提高化疗药物的有效浓度仍然是目前克服肿瘤耐药的主要可行方法。

2纳米粒给药系统在逆转肿瘤多药耐药性中的应用2.1非修饰的纳米粒给药系统EPR效应(enhanced permeability and retention, EPR) 是实体瘤中一种典型的现象, 属于被动靶向。理论上, 载药微粒在肿瘤组织中的分布主要取决于微粒在血液中的循环时间, 因此长循环的纳米粒，包括纳米胶束能更好的利用EPR效应，增加在肿瘤组织的蓄积，但在有些情况下不尽如此。单纯的亲脂性纳米粒，诸如聚丙交酯[poly (D, L-lactide), PLA], 聚己内酯(polycaprolactone, PCL)、聚乙交酯丙交酯[poly(lactide-co-glycolide), PLGA]和葡聚糖或聚乙二醇化(polyglycol, PEG) 的两亲性纳米粒包裹药物后，能否逆转肿瘤的多药耐药性，是一个很值得探讨的问题。Zhang等[4]发现由于水解作用，ABC转运载体可将空白PLA- PEG纳米粒泵出肝细胞HepG2外，大剂量的空白PLA- PEG纳米粒会使肝细胞产生耐药性。Chavanpatil等[5]利用乳化-溶剂挥发法，制备了PLGA包封紫杉醇(paclitaxel，PTX) 的纳米粒。体外细胞毒实验发现, 可明显抑制敏感细胞株MCF-7的生长，却不能抑制耐药细胞株NCI-ADR/RES的生长，但是耐药性可以被维拉帕米所逆转。而且，PLGA包封PTX后，药物依然容易被P-gp泵出。Némati等[6−9]报道了聚烷基氰基丙烯酸酯(PACA)包封阿霉素(doxorubicin, DOX)后, 可增强对巨噬细胞P388/ADR和C6鼠恶性胶质瘤的细胞毒作用。结果显示, 对于P388细胞，游离的DOX和载DOX的纳米粒在细胞内药物浓度无差异, 而对于耐药的P388/ADR细胞，PACA-DOX纳米粒在细胞内的累积较游离DOX高15倍。当载体换为葡聚糖后, 也发现了类似的现象。然而载体为PLGA、PLA 和藻酸盐(alginate) 时，却不能逆转肿瘤的多药耐药性。这说明非修饰的纳米粒中，唯有少数纳米粒, 如PACA和葡聚糖纳米粒可逆转肿瘤的MDR，而PLGA, PLA纳米粒不能逆转或克服肿瘤的MDR。

然而，纳米结构脂质载体(nanostructured lipid carriers, NLC) 或聚合物-脂质纳米粒(polymer-lipid nanoparticle, PLN) 包载抗肿瘤药物后，情况有所不同。Garcion等[10]利用反相乳液法，制备了NLC，包裹PTX后的纳米粒体外细胞毒作用增强(>1 000倍), 对大鼠神经胶质瘤的生长抑制明显。NLC能靶向肿瘤细胞, 在神经胶质瘤中浓度远大于正常细胞中的浓度。他们推测，当纳米粒进入细胞后，与P-gp的相互作用被胞内的胆固醇迅速激活, 从而抑制了肿瘤的MDR。Wong等[11, 12]报道了PLN包裹DOX。在P-gp有过度表达的人和鼠两种肿瘤细胞(MDA435/ LCC6/MDR1和EMT6/ART) 中，浓度显著增加，滞留时间显著延长，认为是由于细胞内吞的作用，使PLN 绕过了P-gp，胞内浓度增加。Zhang等[13]分别比较了NLC包裹PTX和DOX前后的细胞毒差异。相对于PTX溶液，NLC包裹PTX在MCF-7和MCF-7/ADR 细胞均显示很高的细胞毒性；而NLC包裹的DOX 只在MCF-7/ADR细胞中显示高的细胞毒作用。对MCF-7的逆转倍数分别为34.3和6.4倍，对SKOV3- TR30的逆转倍数分别为31.3和2.2倍。当用FA-SA 修饰后，对敏感株和耐药株的细胞毒作用更强。类似的报道见文献[14]。

此外，在聚合物中加入表面活性剂，能逆转肿瘤的多药耐药性。表面活性剂可造成细胞膜亲脂性环境被破坏, 使P-gp的二级结构与三级结构发生可逆变化而丧失功能。但其有效性目前仅得到体外实验数据的支持。Chavanpatil等[15]报道用表面活性剂丁二酸二辛酯磺酸钠(aerosol OT, AOT) 修饰的藻酸盐聚合物(AOT-alginate) 纳米粒可增强DOX对MCF-7的细胞毒作用，有效逆转肿瘤的多药耐药性，逆转效应呈剂量依赖性。这是由于DOX与聚合物的降解产物发生离子对作用，DOX所带正电荷被屏蔽，使DOX 穿越肿瘤细胞膜的速率加快，胞内积累量增加。

2.2配体修饰的纳米粒给药系统如上所述，由于EPR 效应在不同的肿瘤组织中存在差异，单纯利用这种策略的临床效果并不理想。虽然PEG化的纳米粒具有EPR效应，能将药物大部分输送到肿瘤部位。但是，这些纳米粒并不能以一种专一性的方式靶向输送药物到特定的细胞[16]。为了加强聚合物纳米粒对特定细胞的靶向作用，人们在纳米载体表面辅以可以被特定受体识别的配体，如表皮生长因子[17]和单克隆抗体[18]；内源的、具有靶向作用的肽类物质, 如转铁蛋白及一些低分子量的化合物，如叶酸等。

Sahoo等[19]报道了将转铁蛋白轭合于PLGA, 包裹PTX后, 在MCF-7和MCF-7/Adr细胞株中, 呈现明显的抗增殖活性。Goren等[20]将叶酸(folate, FOL) 接在长循环纳米脂质体PEG-PE上, 包封DOX后发现药物的吸收不受P-gp泵的影响。最近, Zhao等[21]报道了叶酸修饰的PLGA-PEG, 包封DOX形成的胶束。