首页 > 论文范文 > 医药卫生论文 > 医学毕业论文 > 肿瘤学毕业论文 > 泌尿系肿瘤治疗中应用纳米载药系统的研究进展

泌尿系肿瘤治疗中应用纳米载药系统的研究进展

2020-08-25 635 上传者：管理员

摘要：在泌尿系肿瘤的常规治疗手段中，化疗药物的毒副作用和多药耐药的发生以及手术后复发率高等弊端，迫切需要开发出治疗泌尿系肿瘤新型有效的策略。纳米技术作为一门新兴且跨学科的领域，因其可改善药动学、优化药物靶向性、提高生物相容性等独特优势被寄望于肿瘤的预防和诊疗上。主要就近年来纳米载药系统在泌尿系肿瘤中的研究进展进行全面、系统的综述。

关键词：
主动靶向
前列腺癌
纳米药物递送系统
肾癌
膀胱癌
加入收藏

泌尿系肿瘤主要包括前列腺癌、膀胱癌、肾癌、睾丸癌、阴茎癌等。在我国膀胱癌的发病率居首位，其次是肾癌。目前随着筛查力度增加，饮食结构改变等原因，前列腺癌的发病率呈明显上升趋势，并趋向低龄化发展[1]。睾丸癌的发病率没有明显变化，而阴茎癌的发病率呈明显下降趋势。纳米药物递送系统是指粒径在10～1000nm的固态胶体颗粒，包封或修饰药物在其内部或表面[2]，克服了传统化疗药物在肿瘤部位的低蓄积问题、提高生物利用度和长循环能力、降低免疫原性及对机体的毒副作用[3,4]，特别是实体肿瘤凭借其血管丰富、血管壁间隙较宽、结构完整性差，淋巴循环障碍等条件，造成大分子类物质和脂质颗粒更易进入肿瘤并长期蓄积，这种现象被称作实体瘤组织的高选择通透性和强滞留效应，简称EPR效应[5]。纳米材料利用这种特异性的EPR效应选择性渗透并蓄积于肿瘤，由于正常血管内皮连接紧密，纳米材料不易进入，恰巧减少了对正常组织的毒害。此种方式的靶向程度主要依赖于粒径大小与循环血流量，被称为被动靶向[6]。尽管纳米材料利用被动靶向效应可显著提高药物效率，但由于肿瘤异质性和多药耐药等原因，被动靶向效果仍差强人意。因此，主动靶向的研究成为大势所趋。

主动靶向的载体包括最常见的脂质体、聚合物纳米胶束（PMS）、金属纳米材料、磁性纳米材料、微囊、微球、病毒纳米材料[7]、以及最近兴起的细胞介导的纳米药物递送体系[8]、纳米材料结合免疫疗法搭载肿瘤疫苗等。根据所搭载药物或基因的特征，选择合适载体，并通过在其表面偶联抗体、糖[9]、叶酸、转铁蛋白[10]等配体，与肿瘤细胞表面受体特异性结合，从而降低免疫原性，实现相较与被动免疫和游离药物更加精准的导向性。

1、纳米载药系统在前列腺癌中的应用

前列腺癌是世界上第2大常见的男性肿瘤，占全世界所有癌症死亡人数的4%[11]。早期发现困难，治疗后极易发展为去势抵抗甚至是神经内分泌型前列腺癌，因此亟待寻找新型有效的治疗策略。

1.1金属纳米材料为载体

金纳米颗粒（AuNps）由于其在水中易于合成、细胞毒性低且对生物分子中存在的硫醇和氨基具有很高的亲和力[12]，这种“可操纵性”也使得AuNps更易被寡核苷酸、抗体和蛋白质等修饰[13]。Mangadlao等[14]制备了一种基于PSMA-1的金纳米颗粒治疗剂AuNP-5kPEG-PSMA-1-PC4，并负载光动力疗法（PDT）药物PC4，体内外实验表明PSMA（+）的PC3pip细胞对纳米颗粒的摄取率明显高于PSMA（-）的PC3Flu细胞，且表现出更强的细胞杀伤作用；PDT后14dPSMA（+）的肿瘤有所缓解。原子吸收光谱显示AuNPs在PC3pip中的积累量是PC3Flu肿瘤中的4倍，证实了主动靶向的有效性。

1.2基因治疗与纳米载药系统的结合

另有研究表明药物和基因联合治疗可以起到协同作用。Zhang等[15]合成了磷酸钙（CaP）、二油酰磷脂酸（DOPA）和精氨酸–甘氨酸–天冬氨酸（RGD）片段修饰的聚乙二醇偶联双硬脂酰磷脂酰乙醇胺（RGD-PEG-DSPE）的LCP-RGD纳米颗粒,并实现GRP78siRNA和多西紫杉醇的共搭载，用于治疗去势抵抗性前列腺癌（CRPC）。并发现LCP-RGD能在mRNA和蛋白表达水平上沉默PC-3细胞中GRP78基因的表达，使其下调50%以上，从而逆转CRPC细胞耐药、增强对多西紫杉醇的敏感性。并发现多西紫杉醇和siRNA共转染的治疗效果好于单独用药，机制可能与沉默GRP78后细胞周期阻滞、凋亡和细胞自噬有关。

1.3免疫疗法与纳米载药系统的结合

免疫疗法与纳米载药系统的结合也为晚期前列腺癌的治疗提供一线可能[16],Cole等[17]将阳离子Rala/PDNA纳米颗粒（NPs）整合到可溶性微针（MN）贴片中的双层递送体系，并装载DNA疫苗。成功导致了前列腺干细胞抗原（PSCA）的内源性产生，并在体外诱导出针对TRAMP-C1肿瘤的特异性免疫反应。最后，Rala/pPSCA负载的MNS疫苗在体内的前列腺癌预防和治疗模型中均显示出抗肿瘤活性。

1.4细胞介导的纳米载药系统

另外Huang等[18]设计了一种负载间充质干细胞的磁性纳米立方体（ScMNP），利用微囊作用于MSCs与癌细胞间，从而靶向前列腺癌的磁热治疗。具有智能响应的纳米材料与已有疗法相结合，有望突破前列腺癌早期诊断困难、极易发展为去势抵抗、发病率高等难题，并在特异性抗原检测和影像学诊断方面凸显独特优势，极有可能实现纳米材料对于前列腺癌的防、诊、疗一体化。

2、纳米载药系统在膀胱癌中的应用

膀胱癌在所有恶性肿瘤中复发率最高，常用的治疗方法是肿瘤切除加膀胱灌注化疗，但由于膀胱内药物易被稀释、且滞留时间短[19]，导致治疗效果不理想，因此具有附着力和长续航能力的药物被开发出来。

2.1超声动力疗法纳米给药平台

Li等[20]开发了一种跨黏膜、自产氧的声动力疗法（SDT）纳米给药平台，即由氟化壳聚糖（FCS）作为跨黏膜递送载体，与4-羧基苯基卟啉偶联过氧化氢酶（CAT-TCPP）结合，形成CAT-TCPP/FCS纳米颗粒，DCFH-DA探针和流式细胞仪分析得出此系统可利用超声能量产生活性氧，加之过氧化氢酶催化内源性H2O2而使肿瘤组织缺氧状况缓解[21]，并证实其具有良好的经黏膜吸收能力。迁移实验测跨上皮电阻、TEM得出该体系可能通过促进肌球蛋白轻链（PMLC）的磷酸化，诱导紧密连接蛋白异常分布进而介导肌动蛋白收缩和细胞骨架重排，从而瞬时开放细胞紧密连接而增强跨粘膜和肿瘤穿透能力。

2.2癌细胞膜修饰的纳米载药系统

对于膀胱癌的多药耐药，Wei等[22]利用多药耐药膀胱癌细胞（BIU-87/ADR）的同源癌细胞膜（CCM）包裹碳酸钙（CC）作为载体，共搭载miR-451与阿霉素（ADR），形成MCC/R-ADps，体外实验表明MCC/R-A处理的细胞存活率下降到40.3%，且CI指数为0.84，肿瘤细胞3D微球体（MCTS）构建评价miR451和ADR联合应用对MCC/R-A的疗效显著提高，体内抗癌实验也证明miR和ADR的联合应用后肿瘤最终体积为（273±31)mm3，且无毒副作用，机制可能是诱导肿瘤细胞G0/G1期阻滞，进而引发细胞凋亡。Chen等[23]利用癌细胞膜修饰的沸石咪唑酯骨架杂化纳米粒子（HP），共传递顺铂（DDP）和齐墩果酸（OLA），构建了HP/DDP/OLA纳米平台，当W/W=10时，CI最低，IC50值为1.58/15.8μmol/L（作用48h）和0.82/8.2μmol/L（作用72h），表明DDP和OLA联合用药能在较低剂量下显著提高抗癌效益，使细胞凋亡率显著升高至72.3%，机制可能是增加G0/G1期的阻滞，降低S期的百分比，并通过下调Pgp表达逆转多药耐药。

由此可见，药物精准定位膀胱癌细胞、实行特异性杀伤，并外加刺激条件如超声动力疗法、磁热治疗、光动力疗法[24]已被证实可显著提高肿瘤杀伤效率，而有待进一步研究的是，整个纳米给药系统在体内的生物分布，以确保安全、高效的实行肿瘤的主动靶向。

3、纳米载药系统在肾癌中的应用

根据美国癌症协会预计，2020年全美将发生的肾癌新增病例和死亡人数分别为73750、14830例[25]，仍呈上升趋势，肾癌的特点为对放化疗不敏感[26]，且手术后复发率极高[27]，同样新型纳米技术搭载抗肿瘤药物的出现有望解决这一棘手难题。

3.1聚合物纳米颗粒与基因治疗结合

Gao等[28]构建PH1/pHGFK1Nps，通过抑制药物诱导的肾癌自噬和干性，增强索拉非尼的抗肿瘤作用，移植瘤模型表明PH1/pHGFK1可显著抑制肿瘤生长、延长荷瘤小鼠的存活时间；免疫组化染色分析显示pH1/pHGFK1组Ki-67阳性率为35.20%,PH1/pHGFK1和索拉非尼联合处理组Ki-67阳性率为10%，机制可能是hGFK1通过阻断NF-κB信号通路，增强索拉菲尼的抗肿瘤效应。

3.2天然药物与金属纳米颗粒

Liu等[29]提取温莪术为原料，采用绿色合成技术制备金纳米颗粒（CWAuNPs），探索对人肾癌细胞的杀伤作用，流式细胞仪分析得出CWAuNPs可诱导细胞凋亡；实时荧光定量和免疫印迹分析表明通过激活A498细胞的促凋亡蛋白Caspase-3、9和Bid、Bad，降低抗凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-xl的表达从而诱导A498肾癌细胞的凋亡。

3.3纳米颗粒介导DNA疫苗

将肾癌特异性抗原CAIX作为免疫治疗的理想靶点[30]，被广泛用于肾癌疫苗的开发，如肽疫苗[31]、树突细胞负载CAIX抗原疫苗[32]、以CAIX为载体的DNA疫苗[33]，然而疫苗的成功研发需要适配的抗原佐剂和高效的递送体系，Chai等[34]设计了一种叶酸接枝的PEI600-CYD(H1)纳米颗粒介导的DNA疫苗，其中含有黑素瘤缺乏因子2的佐剂（AIM2）和特异性抗原CAIX，该疫苗可激活CAIX特异性CD8+T细胞增殖和CTL反应，并增强多功能CD8+T细胞的诱导（表达TNF-α、IL-2、IFN-γ），从而抑制了肾癌的生长。

4、纳米技术在应用中遇到的瓶颈

纳米材料无论在提高药物效率还是早期诊断方面都彰显出其独特优势，然而其缺点也不容忽视。（1）缺乏临床研究：目前针对纳米制剂的研究主要基于对细胞系的体外评估，这些细胞还不足以精准模拟体内微环境下纳米颗粒–细胞相互作用的复杂性，由于缺乏能够准确模拟体内状态的动物模型，因此纳米颗粒的开发具有挑战性。导致目前已批准上市的纳米药物仅11种[8]。（2）不稳定性：纳米颗粒在长时间储存、高温、高压等条件下会发生颗粒聚集、沉淀和晶体生长[35]从而使Nps相对不稳定，另外由于体内防御机制的响应，如脂质体囊泡可以被快速捕获，导致半衰期短[36]。（3）体内毒性：纳米颗粒由于体积小，因此易产生肺部沉积并快速散布于全身[37]，并引发各种炎症、氧化和细胞毒性效应，如纳米镍对大鼠睾丸产生的生殖毒性[38]。因此纳米医学仍然有很多问题需要优化探索，以便更好应用于临床。

5、结语

本文回顾纳米医学近年来在泌尿系肿瘤中的应用，可以看出纳米技术作为新兴科学，无疑不为癌症这一世界难题提供新的治疗契机，有望突破以往治疗手段的弊端，开创高效、高特异性、高安全性的新型治疗策略与早期精准筛查手段，以尽快应用于临床。目前，在开发新的纳米载体或进行临床试验之前，应首先考虑安全性和突破生物屏障等问题，并建立适当的安全标准，实施恰当的监管措施，在筛选纳米药物时应考虑个体化差异，这些都将加速纳米医学更广泛的投入临床。虽然纳米技术存在缺陷，加之肿瘤的发生发展涉及多种因素、人体极其复杂，实现纳米技术对肿瘤的治疗必定道阻且长，但坚信，随着重视度的增加和科研力度的加大，利用纳米技术治疗癌症必将成为成熟且有效的手段。

参考文献：

[2]李想,赵春晖,徐洁,等.纳米粒子药物输送系统与实体脑肿瘤的诊断和治疗[J].中国肿瘤生物治疗杂志,2015,22(2):265-271.

[24]徐可,王卉.纳米材料在膀胱癌中的应用[J].泌尿外科杂志:电子版,2015,7(4):1-3,7.

李林峰,高漓.纳米载药系统在泌尿系肿瘤治疗中应用的研究进展[J].现代药物与临床,2020,35(08):1724-1728.

基金:国家自然科学基金资助项目(81660425);广西自然科学基金资助项目(2019GXNSFAA185034);桂林市科学研究与技术开发计划课题资助项目(20170226).