脑肿瘤靶向药物治疗的研究

脑肿瘤靶向药物治疗的研究【摘要】脑癌一直是一个难以治愈的疾病，主要是抗癌药物很难通过血脑屏障（BBB）到达作用靶点，发挥作用。为了使药物专一作用于靶位，本文从三个方面来解决这个问题。分别通过化疗药物的联合使用，生物学方法，以及改变给药途径来使药物进入中枢神经系统，为进一步研究脑靶向制剂提供了参考。【Abstract】Braincancerhasbeenadifficultdiseasetocure,mainlyanti-cancerdrugsisdifficulttoreachthetargetthroughtheblood-brainbarrier(BBB).Tomakethedrugsactonspecifictargets,thisreviewshowstosolvetheproblemfromthreeaspects.thatiscombineduseofchemotherapydrugs,biologicalmethods,aswellaschangetherouteofadministrationofthedrugintothecentralnervoussystem,whichcanprovideareferenceforfurtherstudyofbraintargetingagents.【关键词】脑肿瘤，血脑屏障（BBB），靶向治疗【引言】1.脑肿瘤的相关介绍脑肿瘤包括各种颅内肿瘤，有良性和恶性之分。恶性脑肿瘤又称“脑癌”。因为颅腔之轮廓全是骨骼，所以如果脑生瘤肿，则会使颅腔内之压力增加，因而产生头痛，呕吐，视线不清，抽筋，昏迷等。此外，脑瘤生长位置亦会做成特别病征。因为脑瘤渐渐增大必会压住该处之神经，影响其功能，此影响会因为脑瘤之位置不同而有变。当然在恶性脑肿瘤晚期，肿瘤细胞还会转移至身体其他脏器。脑肿瘤被定义为任何颅内肿瘤，发生的位置包括了脑本身各种细胞（神经元、胶质细胞、淋巴组织以及血管）、脑神经（许旺氏细胞）、脑膜、头骨、脑下垂体以及由其它器官转移的转移性脑瘤[1]。2.有关血脑屏障（BBB）的介绍2.1血-脑屏障的结构脑与血液之间存在着一种生理屏障,即血-脑屏障。它是一个介于血液与脑以及髓，间的、通透性较低的、有选择性通过能力的动态界面(dynamicin2terface),现代研究结果认为其结构分为三部分:内层为脑毛细血管内皮细胞及其之间的紧密连接,中间为基膜和周细胞,外层为星形胶质细胞和细胞外基质。血-脑屏障毛细血管内皮细胞间的紧密连接处,细胞彼此间互相重迭,形成一完整的带,围绕着整个毛细血管壁,相邻内皮细胞间有10～20nm间隙,这种紧密连接和如此狭窄的间隙限制了蛋白质，分子、某些药物分子和离子的通过,形成了一道有形和无形的屏障。［2］3.2血-脑屏障的转运方式研究表明血-脑屏障是相当稳定的,物质通过屏障的能力和分子的大小、脂溶性、血浆蛋白质结合程度、特定的载体转运系统等有关。水、氧、一氧化碳、碳酸氢根等以被动扩散方式自由出入血-脑屏障;某些氨基酸,如多巴胺、5-羟色胺、左旋多巴等以受体或载体介导转运入脑内;中药中的芳香类物质,如薄荷、冰片、麝香等可通过血-脑屏障内皮细胞间的紧密连接进入脑内;此外,某些病毒和细菌也能通过神经传导进入脑内从而引发中枢神经系统疾病。在中枢神经系统疾病的治疗中,可利用这些“通道”使药物透过血-脑屏障达到一定的治疗效果。血液循环中的毫微粒可被血-脑屏障内皮细胞吞噬进入脑内。粒径、表面电荷、表面性质等是影响毫微粒进入脑内的关键因素。2.3血-脑屏障电荷及受体分布研究证实血-脑屏障处的毛细血管内皮细胞带有一定量的负电荷,所以降低分子或粒子的表面电荷一般可增加其脑内渗透性。研究还发现血-脑屏障的毛细血管内皮细胞含有种类繁多的酶,包括调节物质转移的酶、分解酶、合成酶等,此外还有与免疫反应有关的受体。近年发现了血-脑屏障内皮细胞膜上一个很重要的转运蛋白——P2糖蛋白(P2gp)。其表达基因为mdr基因,以摘除mdr基因的大鼠为研究对象的动物实验发现P2gp与许多药物脑内通透性有关。血-脑屏障毛细血管内皮细胞膜上还存在大量的内源性多肽受体系统。如以这些受体蛋白的特导性抗体为载体,有望实现主动脑靶向给药。4.脑靶向给药的化学方法在药物研究与开发过程中,存在多种形式的化学给药系统,而实际治疗大脑疾病的化学给药系统可以归结为以下3种：①酶促物理化学脑药物靶向,通过系列代谢转化开发特异性位点的运输特性。②特异性位点处酶激活靶向,开发利用特定位点处所特有的或者较高活性的专一性酶。③营养受体介导的化学靶向,通过与靶向受体可逆性结合提高系统的选择性和活性。［3］在治疗脑瘤中主要应用的是酶促物理化学脑靶向给药，它的基础主要是二氢吡啶，吡啶离子氧化还原反应,使经过化学修饰的药物专一地释放到中枢神经系统,示意图见图1图1酶促物理化学脑靶向给药系统示意图D:药物;F1,F2⋯⋯Fn和X代表修饰功能团;Tor和To^r代表靶体;D—DHTOR:修饰后药物这种方法用于修饰治疗大脑疾病的药物后，已有多种药物包括甾体激素、抗感染药、抗癌药和抗逆转录病毒药等采用了此种修饰。如给大鼠使用雌二醇脑靶向给药系统(E22CDS),不仅雌二醇(E2)的半衰期达到了200多h,而且与单独注射单体相比,E22CDS的E2在大脑内的浓度提高了4～5倍。目前E22CDS已用于临床。另外,对大鼠和狗的实验结果表明:与单独注射叠氮胸苷(AZT)单体相比,用该方法的AZT2CDS的治疗效果提高了3倍,而在血液里的浓度也有一定程度的降低。5.脑靶向给药的生物学方法一些药物比较难通过BBB，因此药物的效力受到较大影响，我们可以采用生物药剂学的方法，提高其到达靶位的数量，以洛哌丁胺为例，它作为镇痛药，很难通过血脑屏障，因此它的中枢阵痛效果并不是很明显，我们通过人工方法，先通过去溶剂化制成人血清白蛋白（HSA）的纳米颗粒，再将其和转运受体的单克隆抗体（OX26或R17217）共价偶联。将其装在在洛哌丁胺上，通过尾静脉注射入ICR（CD-1）小鼠体内，与对照组相比，洛哌丁胺的阵痛效果显著增强。这表明转铁蛋白和这些抗体共价偶联到HAS纳米粒子能够运输洛哌丁胺和可能的其他药物跨越血脑屏障。［4］现在脂质体或纳米颗粒胶体药物载体（NPS）已被用来克服BBB这一障碍，这些胶体药物载体系统的优势是他们的可能通过改变药物的分布，提高其靶向性。主要用聚山梨酯80（吐温80）或泊洛沙姆188作为纳米涂层，它能够使很多药物包括洛哌丁胺，达拉根，多柔比星通过BBB，它的主要机制是与表面活性剂包覆的纳米颗粒吸附载脂蛋白E或A-1，然后通过受体介导的颗粒被脑微血管内皮细胞吸收。［6］运用抗生物素蛋白-生物素系统可以有效地实现药物与大脑转运载体如单克隆抗体OX26之间的偶联。［5］生物素化的血管活性肠肽类似物与OX262抗生物素蛋白载体的偶联体不仅实现了脑部给药,而且使脑血流量增加65%。而用生物素化的大脑神经营养因子(BDNF)与OX262抗生物素蛋白载体的偶联体治疗大脑局部缺血,尽管药效随时间而逐渐减弱,但是与单独静脉注射大脑神经营养因子单体相比,大脑梗死体积减少程度提高了近11倍。另外,抗体特性的免疫脂质体也逐渐被用于治疗大脑疾病。Huwyler等采用柔红霉素免疫脂质体治疗脑瘤,与采用抗生物素蛋白2生物素系统相比,用药量降低至1/4～1/3。而Shi和Pardridge也用免疫脂质体技术在大脑进行外源性质粒DNA表达实验,结果发现大脑对聚乙二醇化的OX262免疫脂质体(携带DNA)的吸收与大脑对吗啡的吸收相当,同时与使用阴离子脂质体治疗进行比较,药物剂量降低至1/100～1/30。6.采用其他给药方式实现脑靶向治疗根据之前的介绍，我们已经知道许多具有良好治疗前景的药物因为不能到达中枢神经系统并维持一定的浓度，无法发挥药效。而脑室注射、延髓等给药方式对患者的损伤大，不适合需要长期用药的肿瘤等疾病的治疗。近年来随着对经鼻给药的不断研究，已证实药物可以通过此给药途径绕过BBB，直接进入CNS，具有良好的脑靶向性，并且该途径还具有生物利度较高、损伤性小、使用方便、避免肝脏首过效应、药物吸收迅速等优点。因此，经鼻脑靶向给药系统为CNS疾病的治疗提供了新的思路，虽然“鼻-脑”通路作为人体最为薄弱的环节，但是也有相应的保护机制，经鼻脑靶向给药系统一直处于研究阶段，上市的相关的制剂屈指可数，因此要扩大临床研究，加强制剂的开发利用。睡眠障碍、急性疼痛、惊惧、恶心、帕金森等急性疾病可以作为药物开发的首要重点。但是作为肿瘤的治疗方式还需要一段时间的研究。［7］7.其他方法的应用之前的研究表明，使用聚焦超声（FUS）和微泡暂时性地破坏血脑屏障的作用，此时使用一些化疗药物，可以提高其进入血脑屏障的渗透率，从而达到靶向治疗的目的。我们通过小鼠的实验得出在给与化疗药物和聚焦超声的联合使用过程中，小鼠的存活率远大于对照组，由此我们得出结论这种方法对于脑胶质瘤的治疗，以及靶向性都有重要的作用。［8］在治疗脑胶质瘤的方法中，硼中子俘获法成为研究的热点。但是硼药物能否准确地分配至肿瘤细胞处成为治疗的关键，当然血脑屏障的作用对于这种治疗还是起到了阻碍作用。为了使供硼药物准确到达癌细胞，我们采用了改善BBB的渗透性，使用生化方法开放BBB，电脉冲以及硼的药物直接脑交付，单克隆抗体和表皮生长因子活性的肿瘤靶向讨论。脂质体，高密度脂蛋白和纳米微粒的硼送货也覆盖在脑肿瘤BNCT其潜在利用范围内。［9］［10］【小结与展望】脑肿瘤作为一种高致死性肿瘤，但是治疗的效果一直不是很理想，这是由于血脑屏障存在的阻遏作用造成，所以脑靶向给药的方法以内源性BBB转运体作为突破口:我们可以使用化学方法，联合用药，暂时性地破坏BBB的作用，使其通透性增加。也可以采用生物学方法，大分子药物利用受体的转运作用通过BBB;小分子药物则利用载体(如葡萄糖转运同型体1,单羧酸转运体和氨基酸转运体等)或者活性外排转运(如P2糖肽、有机阴离子转运多肽和血脑屏障特异性阴离子转运体)的转运作用使药物通过BBB。改变给药途径，或者其他方法也正在被研究。。随着对血-脑屏障的转运机制以及脑内发病机理认识的深入,脑靶向给药研究必有突破,必将产生巨大的理论意义和经济及社会效益。【参考文献】［1］AmericanCancerSociety.CancerNews[M].AmericanCancerSociety,Inc.,2010.［2］吴寿荣,程刚.脑靶向给药系统的研究进展[J].中国医药工业杂志,2012,33(5):245.［3］RamsayBP.Chemicaldeliverysystem:U.S.Patent5,570,815[P].2006-11-5.［4］UlbrichK,HekmataraT,HerbertE,etal.Transferrin-andtransferrin-receptor-antibody-modifiednanoparticlesenabledrugdeliveryacrosstheblood–brainbarrier(BBB)[J].EuropeanJournalofPharmaceuticsandBiopharmaceutics,2009,71(2):251-256.［5］HuwylerJ,WuD,PardridgeWM.Braindrugdeliveryofsmallmoleculesusingimmunoliposomes[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences,1996,93(24):14164-14169.［6］MarkoutsaE,PampalakisG,NiarakisA,etal.UptakeandpermeabilitystudiesofBBB-targetingimmunoliposomesusingthehCMEC/D3cellline[J].EuropeanJournalofPharmaceuticsandBiopharmaceut