去唾液酸糖蛋白受体介导的肝靶向药物载体研究

1去唾液酸糖蛋白受体介导的肝靶向药物载体研究马臻,王尊元，沈正荣*（浙江省医学科学院浙江杭州310013）摘要：目的综述去唾液酸糖蛋白受体介导的肝靶向药物载体的研究进展。方法查阅国内外近年的相关文献资料进行分析与综述。结果去唾液酸糖蛋白受体介导的肝靶向性具有独特的优势，虽然还处于起步阶段，存在一些实际应用方面的问题，但随着研究的深入，这些问题正在或将被认识和解决。结论去唾液酸糖蛋白受体介导的肝靶向研究开辟了新的道路，具有广阔的应用前景。关键词：去唾液酸糖蛋白受体ASGP-R受体介导肝靶向药物载体去唾液酸糖蛋白受体（asialoglycoproteinreceptor,简称ASGP-R）是数量丰富的一种异源低聚物的内吞受体，主要存在于肝脏实质细胞，具有对糖的特异性[1,2]。由于各种糖蛋白在用酶水解或用酸解除去末端唾液酸后，暴露出的次末端是半乳糖残基，所以ASGP-R的糖结合特异性实际上在于半乳糖基，故又称半乳糖特异性受体。利用ASGP-R的这一特性可以将一些外源的功能性物质经过半乳糖等“靶头”修饰后，定向地转入到肝细胞中发挥作用。因而ASGP-R在基因定向转移、靶向药物、临床检测等方面具有很高的应用价值。本文着重对ASGP-R介导的肝靶向药物的载体进行综述。1以去唾液酸胎球蛋白（AF）为载体胎球蛋白是胎牛血清中的一种糖蛋白，去掉唾液酸后，暴露出半乳糖基，可被肝实质细胞膜上的ASGP-R识别并被摄取[3]，是ASGP-R的天然配体。AF可用做蛋白质、脂质体的肝靶向载体，也可与抗疟药伯氨喹、抗病毒药阿糖腺苷(ara-A)、三氟胸腺嘧啶(F3T)等连接。Fiume等[4]首次将戊二酸F3T的N-羟丁二酰胺与AF的ε-氨基偶联，合成F3T-去唾液酸胎球蛋白(三氟胸苷)，该复合物与ASGP-R专一性结合，在肝内抑制病毒DNA复制较游离药物提高3倍以上，但对基金项目：浙江省自然科学基金Y207790；浙江省科技厅科技创新人才计划2006R20004作者简介：马臻，女，硕士，副研究员Tel：[phone]Email：[e-mail]通讯作者：沈正荣，男，研究员Tel：[phone]Email：[e-mail]2骨髓和肠细胞的DNA复制无明显影响。受体介导的细胞吞噬蛋白质的量十分有限，大鼠肝脏摄取AF每分钟不超过0.18μg·g-1体重。此外，天然的蛋白质配体存在来源少、纯化复杂和产量低的不足，使其作为肝靶向载体的应用受到限制，故目前以AF为载体的肝靶向应用不广泛。2以乳糖化血清白蛋白为载体Fiume等[4]找到去唾液酸胎球蛋白的替代品－人乳糖化血清白蛋白（L-HSA）。将抗病毒药单磷酸阿糖腺苷（ara-AMP）通过水溶性的碳二亚胺与L-SA键合。L-HSA-ara-AMP抑制肝DNA复制较ara-AMP提高3-6倍，对肠影响较小，甚至在某些试验中发现其丝毫不影响肠中胸腺嘧啶的连接。L-HSA-ara-AMP对骨髓细胞的DNA合成没有干扰。临床观察表明[5]：偶联物减少病人的病毒血症，还避免了ara-AMP的神经毒性和其他临床不良反应；L-HSA-ara-AMP抑制病毒的剂量较ara-AMP剂量减少3-6倍，但L-SA增加药物抗病毒活性的同时也增加了其毒性。近年来，DiStefano等[6]将阿霉素(DOXO)与L-HSA偶联得到偶合物L-HSA-DOXO，并对其进行了一系列的研究[7-11]。研究发现：在治疗由二乙基亚硝胺诱导的小鼠肝细胞癌时，相对于游离药物，L-HSA-DOXO在肝细胞的浓度高2倍；能有效地抑制肿瘤细胞的生长，增强DOXO的抗肿瘤作用；并能阻碍DOXO进入肾脏和骨髓，从而降低DOXO的毒性。3以半乳糖化血清白蛋白为载体Fiume等研究了阿糖腺苷单磷酸盐（ara-AMP）和无环鸟苷单磷酸盐等抗病毒药与半乳糖酰化的白蛋白共轭，可以和ASGP-R受体结合，实现肝靶向。广东医学院蔡春等[12.13]合成了肝靶向前药半乳糖化人血清白蛋白与氟尿嘧啶(5-FU)偶联物(Gal-HSA-5-FU)。以半乳糖和人血清白蛋白为原料，合成半乳糖化人血清白蛋白偶联物(Gal-HSA)，该偶联物经丁二酰羟甲基与5-Fu结合得到肝靶向抗肿瘤前药(Gal-HSA-5-FU)，研究认为：合成的目标产物具有较强的载药能力和良好的肝靶向作用。34以半乳糖化多聚赖氨酸[Gal-poly(L-Lysine)]为载体多聚赖氨酸有多个可供药物结合的基团ε-NH2，半乳糖化多聚赖氨酸的制备方法同L-HSA。温守明等[14]用戊二酸单酰二肽作为交联桥把抗癌药阿霉素（ADM）与肝靶向运载体Gal-PLL连接起来制备了肝靶向阿霉素交联物，并用薄层层析扫描法初步测定了该抗肝癌导向交联物的体外药物释放情况。结果发现：这种靶向药物交联物在中性条件下比较稳定，而在接近细胞内的偏酸性条件下能够释放药物。Gal-poly(L-Lysine)优于L-HSA之处在于：(1)可通过合成的方法制得。(2)可得到一系列大小不同的分子。(3)有大量可供药物结合的基团，但是多聚赖氨酸由于其带有较多正电荷而与带负电荷的细胞膜结合导致毒性较大。5以乳糖化多聚赖氨酸[Lac-poly(L-Lysine)]为载体第三军医大学项贵明等[15]将多聚赖氨酸(Poly-L-lysine，PLL)在氰硼酸钠的催化作用下与乳糖反应生成乳糖化多聚赖氨酸。多聚赖氨酸由于与乳糖连接而使毒性降低。多聚乳糖化多聚赖氨酸与咪唑化阿昔洛韦在37℃pH9.5的条件下反应合成偶联物乳糖化多聚赖氨酸-阿昔洛韦(Lactosaminatedpoly-L-lysineacyclovir，Lac-PLL-ACV)。HPLC检测证实Lac-PLL-ACV在血浆中十分稳定，不易解离出ACV。偶联物的肝最大摄取率约为60％，是ACV组的10倍以上，偶联物肝中的AUC，CL分别为ACV的4.2倍，56.6倍和1/57，具有明显的肝靶向性。王学东[16]合成了乳糖-聚赖氨酸复合物(Lac-PLL)，采用真核细胞表达载体β-半乳糖苷酶报道基因，分别在体内和体外观察了这种复合物对肝细胞的导向能力以及对基因表达的影响。Lac-PLL复合物在体外能够与DNA分子形成稳定偶联物，使其所偶联的DNA分子有效地进入到肝癌细胞，并使相应基因在细胞中表达。小鼠尾静脉注射DNA/Lac-PLL偶联物10μg后，DNA能有效地在肝组织中富集并在肝细胞中表达。证实：Lac-PLL是一种有效的对目的DNA分子具有肝细胞特异性导向能力的载体。6以半乳糖基拟糖白蛋白（NGA）为载体国内管昌田等合成了ASGP-R天然配体的类似物半乳糖拟糖白蛋白（NGA）[17]。以NGA作为载体，通过丁二酰胺桥与去甲替林（NT）偶联得NGA-NT[18]，4并以此作为肝靶向药物的模型化合物，经放射性核素99Tc标记后，通过动物核素显像和肝、血样品中母体药物的HPLC检测，研究发现其具有明显的趋肝性。在此基础上又将NGA分别与伯氨喹啉（PQ）、无环鸟苷（ACV）、米托蒽醌（DHAQ）偶联[19-21]。3种药物经放射性核素标记后，家兔显像肝脏均清晰显影，99Tc-NGA-PQ、131I-NGA-ACV和99Tc-NGA-DHAQ的肝最大摄取率分别高达80%-84%、84.1%-86.6%和65.5%。给大鼠（或小鼠）分别静注3种药物后，肝、血样品HPLC检测显示，3种偶联物在血中均很稳定，游离PQ、ACV和DHAQ在血中不能检出，而仅存在于肝中，且肝药浓度较高。给大鼠和小鼠接种鼠疟孢子后，分别用NGA-PQ和PQ治疗，NGA-PQ的抗疟作用较PQ提高2倍以上；比较ACV和NGA-ACV的抗病毒效果，结果可见NGA-ACV抗乙肝病毒作用明显增强。NGA的合成是一大突破，其结构类似于血浆去唾液酸糖蛋白，是肝靶向药物的优良载体，是研制肝靶向的新途径。7以修饰的壳聚糖为载体：壳聚糖为天然阳离子多糖，由甲壳素脱乙酰基得到，来源广泛且价廉无毒，具有良好的生物相容性和可降解性，可作为缓控释的药物载体。半乳糖化的季铵化壳聚糖衍生物[22]、半乳糖化的壳聚糖[23]，N-乳糖酰化壳聚糖链上进一步接枝葡聚糖、聚乙二醇(PEG)或聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)[24-26]，与牛乳糖受体基因(pSV-galactosidase)复合并转染至人肝肿瘤细胞(HepG2)中，可达到主动和被动肝靶向的目的,半乳糖化的壳聚糖可作为潜在的安全的基因载体。国内，张灿等人[27,28]以壳聚糖为起始原料，利用壳聚糖上的氨基与乳糖衍生物乳糖酸中的羧基进行酰化反应，将半乳糖基偶联至壳聚糖上，制得N-乳糖酰化的壳聚糖。之后，又将壳聚糖季铵化，和乳糖酸反应，或与乳糖反应，制备得到半乳糖化季铵壳聚糖衍生物。以期能够被ASGP-R识别，有望作为潜在的新型肝靶向载体。目前，我们课题组在壳聚糖载体中同时引入小分子抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶和靶向基团半乳糖基，主动设计、合成结构新颖的大分子前体药物；系统研究靶细胞对前体药物的识别和摄取增强作用以及小分子药物在靶细胞的释放行为。这一研究正在进行之中。ASGP-R受体应用的前景及展望5ASGP-R受体介导的定向肝脏的基因或药物转移技术除了具有靶向运送的主要优势外，还具有其他的很多优点：如，对于转载的基因、基因载体和药物等没有严格的大小限制；可以介导多种基因或药物；偶合物通过生理性内吞途径进入细胞，对细胞损伤作用小，效率高；无致癌变作用等。目前，由于技术方面的原因，偶合物的制备方面还存在很大的不足。随着分子生物学、分子药理学以及药物化学的不断发展，载体方面会有很大的发展前景。受体介导药物作为药物研究中的新方向，将有更广阔的应用前景。ReseachofLiverTargetedDrugCarrierMediatedbyAsialoglycoproteinReceptorMAZhen,WangZun-yuan,SHENZheng-rong(ZhejiangAcademyofMedicalSciences,Hangzhou310013)参考文献[1]StoetkertRJ,MorelAG.HepaticBindingprotein:Thegalactosespecificreceptorofmamma-lianhepatocytes[J].Hepatology,1983,3(5):750-757.[2]EricJ,RobertW.MariskaV,eta1.Hepaticandintrahepatictargetingofananti-inflammatoryagentwithhumanserumalbuminandneoglycoproteinsascarriermolecules[J].BiochemPharm,1993,45(6):l2l5-l226.[3]FIUMEL,BUSIC,MATTIOLIA,eta1.Hepatocytetargetingofadenine-9-β-D-arabinofuranoside5′-monophosphate(ara-AMP)coupledtolactosaminatedalbumin[J].FEBSLett,1981,129(3):261-264.[4]FIUMEL，MATTIOLIA，BALBONI,PG,etal.EnhancedinhibitionofvirusDNAsynthesisinhepatocyttesbytrifluorothymidinecoupledtoasiolofetuin[J].FEBSLett,1979,103(1):47-51.[5]TORRAM-CERENZIA,MR.FIUMEL,DEBEMARDIVLB,etal.Adeninearabinosidemonophosphatecoupledtolactosaminatedhumanalbuminadministeredfor4weeksinpatientswithchronictypeBhepatitisdecr