摘要：細胞膜仿生納米探針是一種新型探針， 可通過(guò)EPR效應或分子靶標主動(dòng)識別特定分子分型的腫瘤細胞， 使腫瘤治療從組織器官水平轉向分子水平。同時(shí)， 細胞膜納米探針可減少機體內網(wǎng)狀內皮系統的清除， 體內循環(huán)時(shí)間亦明顯延長(cháng)。因此， 其在腫瘤靶向精準治療中顯示出獨特的優(yōu)勢。本文綜述了幾種典型的細胞膜仿生納米探針在腫瘤靶向治療方面的最新進(jìn)展。

　　

　　關(guān)鍵詞：腫瘤； 分子靶向治療； 納米技術(shù)； 細胞膜；

　　

　　惡性腫瘤是當今人類(lèi)的首要死因[1].手術(shù)切除和局部放射治療是其常規治療策略， 通常需輔以全身化療以期根除腫瘤。然而， 大多數藥物的特異性低， 應用劑量大而造成嚴重的副作用， 影響患者的生活質(zhì)量[2-3].與傳統藥物相比， 納米藥物具有選擇性高通透和滯留 （enhanced permeability and retention effect, EPR） 效應， 可以通過(guò)被動(dòng)靶向蓄積于腫瘤組織， 減少其在正常組織中的分布， 具有較好的安全性和治療效果[4-6].然而， 僅僅通過(guò)EPR效應靶向腫瘤組織的能力仍有限， 在體內引起免疫反應后會(huì )很快被網(wǎng)狀內皮系統 （reticuloendothelial system, RES） 清除， 明顯縮短了其體內循環(huán)時(shí)間， 限制了其治療效果。為此國內外學(xué)者通過(guò)調整粒子的大小、形狀、表面修飾等多種措施， 期望能夠延長(cháng)納米探針在體內循環(huán)時(shí)間并進(jìn)一步提高其靶向性。PEG修飾后的納米探針半衰期明顯延長(cháng)， 但尚不能滿(mǎn)足臨床需要[7-8].考慮到細胞膜上的多種多糖及蛋白配體能夠與腫瘤細胞表面的受體特異性結合， 國內外學(xué)者將這些配體連接于納米探針表面， 以提高納米探針的主動(dòng)靶向作用。但所模擬的是細胞膜的單一成分， 其主動(dòng)靶向能力仍未取得滿(mǎn)意效果[9-10].體內循環(huán)時(shí)間短、靶向性欠佳、體內免疫反應、生物安全性等都是納米探針亟需解決的問(wèn)題。在這種背景下， 有學(xué)者提出應用細胞膜作為仿生載體制備新型納米探針。

　　

　　1 細胞膜仿生納米探針

　　

　　細胞膜仿生納米探針是將細胞膜包裹在傳統納米探針表面， 保留了原有細胞膜的表面特征。因此， 不同類(lèi)型細胞膜構成的納米探針， 用途完全不同， 可滿(mǎn)足不同的腫瘤治療需求。同時(shí)， 體內RES系統的清除減少、體內循環(huán)時(shí)間延長(cháng)， 且有良好的生物相容性及靶向性。迄今為止， 包括紅細胞、血小板、免疫細胞、癌細胞及干細胞的膜材料已作為納米探針應用于腫瘤的靶向治療， 下面分別作以總結。

　　

　　1.1 紅細胞膜仿生納米探針

　　

　　紅細胞運輸氧氣至全身各組織器官， 體內循環(huán)時(shí)間長(cháng)， 可達100~120 d.國內外學(xué)者將紅細胞膜覆蓋在納米粒表面， 制成的紅細胞膜仿生納米探針， 保留了其紅細胞的表面分子CD47, 可以減少RES的吞噬[12].體內半衰期為39.6 h, 明顯長(cháng)于PEG化納米粒的15.8 h[11].

　　

　　光熱治療是應用較高光熱轉換效率的材料， 在激光的照射下將光能轉化為熱能來(lái)消滅腫瘤細胞。納米金材料具有良好的光熱性質(zhì)， 但體內循環(huán)時(shí)間短， 靶向性差。Piao等[13]將紅細胞膜覆蓋在金納米粒表面， 明顯延長(cháng)了其體內循環(huán)時(shí)間， 進(jìn)而提高了其在腫瘤部位的聚集濃度。激光照射后， 金納米粒將光能轉換為熱能， 殺傷腫瘤細胞， 小鼠腫瘤體積明顯減小， 生存時(shí)間亦明顯延長(cháng)。Su等[14]將紅細胞膜覆蓋在裝載阿霉素的二氧化硅介孔納米粒的表面后， 不僅提高了其循環(huán)時(shí)間， 同時(shí)有效減少了藥物泄漏。

　　

　　此外， Gao等[15]還將紅細胞運輸氧氣的功能應用于納米探針。他們構建了紅細胞膜包裹裝載液態(tài)氟碳的聚乳酸-羥基乙酸共聚物材料的新型納米粒。液態(tài)氟碳氧氣溶解度高， 且具有很好的生物相容性；紅細胞直徑為4~8μm, 不能穿過(guò)腫瘤血管， 而紅細胞包裹的納米顆粒直徑約為290 nm, 可以穿過(guò)腫瘤血管進(jìn)入腫瘤組織， 由于EPR效應靶向聚集于腫瘤組織， 增加腫瘤組織的氧氣供應， 緩解腫瘤組織缺氧， 從而改善由缺氧引起的放療抵抗， 提高放療療效。

　　

　　1.2 血小板細胞膜仿生納米探針

　　

　　血小板可以靶向聚集于血管損傷部位， 阻礙血栓形成， 維持正常的血液循環(huán)[16].近年來(lái)研究還發(fā)現， 血小板與循環(huán)血液中腫瘤細胞的相互識別和相互作用與腫瘤轉移關(guān)系密切[17-18].循環(huán)血液中腫瘤細胞CD44過(guò)表達， 血小板上p-選擇素可以與CD44受體結合， 使血小板聚集于循環(huán)血液中的腫瘤細胞， 有助于其在血液中的生存并轉移至新的組織[19].但是， 血小板不能殺死腫瘤細胞， 血小板細胞膜仿生納米探針治療轉移性腫瘤的方法進(jìn)入了人們的視野。

　　

　　Hu等[20]將血小板細胞膜包裹于攜帶腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導配體 （TNF related apoptosis inducing ligand, TRAIL） 和阿霉素2種化療藥的新型納米探針， 體內外實(shí)驗均顯示與乳腺癌細胞有很強的靶向結合能力。TRAIL通過(guò)結合細胞表面的死亡受體DR4、DR5誘導細胞凋亡；阿霉素通過(guò)抑制DNA和RNA的合成觸發(fā)凋亡信號傳導途徑；2種藥物聯(lián)合使用可進(jìn)一步提高腫瘤的抑制率。血小板仿生納米探針同時(shí)攜帶2種藥物， 腫瘤體積明顯減小， 肺轉移灶明顯抑制。

　　

　　1.3 腫瘤細胞膜仿生納米探針

　　

　　循環(huán)腫瘤細胞通過(guò)相互聚集延長(cháng)存活時(shí)間， 形成轉移性腫瘤[21].這種同源性腫瘤細胞聚集體的形成高度依賴(lài)于癌細胞表面的腫瘤特異性結合蛋白， 如E-cadherin、Thomsen-Friedenreich （TF） 抗原等[22-23].此外， 癌細胞膜表面蛋白， 如CD47可以導致免疫逃逸， 防止巨噬細胞吞噬， 延長(cháng)體內循環(huán)時(shí)間[24].

　　

　　Fang等[25]率先將乳腺癌腫瘤細胞膜包裹在PLGA納米探針表面， 制成乳腺癌細胞膜仿生納米探針探索其靶向結合同源腫瘤細胞的能力。結果顯示其對乳腺癌細胞的結合能力為傳統PLGA納米探針的40倍， 是紅細胞仿生納米探針的20倍。

　　

　　Sun等[26]制備了乳腺癌細胞膜包裹載紫杉醇的納米探針。利用乳腺癌細胞膜的同源癌細胞結合能力， 同時(shí)靶向結合乳腺癌及肺轉移癌。治療后原發(fā)灶及轉移性灶均顯著(zhù)抑制， 乳腺癌細胞膜組的原發(fā)腫瘤體積僅為生理鹽水組的4.8%, 且腫瘤轉移減少了97.8%, 顯示CPPNs良好的腫瘤靶向識別能力及抗腫瘤治療潛力。此后， 他們制成乳腺癌細胞膜仿生的含納米金粒的新型探針實(shí)現了腫瘤的光熱治療及靶向化療的聯(lián)合治療[27].聯(lián)合治療使乳腺原發(fā)灶及轉移灶體積減小率分別達到98.9%和98.5%.可見(jiàn)， 癌細胞膜仿生納米探針靶向治療腫瘤前景廣闊。

　　

　　1.4 干細胞膜仿生納米探針

　　

　　骨髓間充質(zhì)干細胞免疫原性低， 抗癌蛋白表達于細胞膜表面， 可以結合多種處于不同階段的癌細胞[28].制成的干細胞膜仿生納米探針可以延長(cháng)納米粒的體內循環(huán)時(shí)間， 并提高腫瘤靶向性， 進(jìn)而提高腫瘤的治療效果。Naama等[29]首先制備了間充質(zhì)干細胞膜包裹的載TRAIL的仿生納米探針治療前列腺癌， 間充質(zhì)干細胞選擇性結合并抑制PC3和MCF7兩種細胞， 體內實(shí)驗顯示骨髓間充質(zhì)干細胞仿生納米探針治療使腫瘤體積明顯減小。

　　

　　Gao等[30]制備了間充質(zhì)干細胞膜包裹的載阿霉素的仿生納米探針， 與明膠包裹的納米探針相比， 體內循環(huán)時(shí)間明顯延長(cháng)， 靶向性明顯提升， 半數致死率明顯降低。此后他們進(jìn)一步制備了以上轉換納米粒子和二氧化硅為納米探針外殼， 外被干細胞膜的多功能超聲分子探針[31].上轉換納米粒子在近紅外光照射后， 可產(chǎn)生大量單線(xiàn)性氧， 殺傷腫瘤細胞。同時(shí)， 上轉換納米粒子將近紅外光轉換為可見(jiàn)光， 進(jìn)一步增加深部腫瘤光動(dòng)力治療的效果。小鼠治療結果顯示， SUCNPs組腫瘤抑瘤率明顯高于無(wú)干細胞膜包裹的納米探針。

　　

　　1.5 免疫細胞膜仿生納米探針

　　

　　最近研究表明， 免疫細胞來(lái)源的細胞膜與紅細胞膜表現出相似的體內循環(huán)時(shí)間， 體外試驗也表明白細胞表面的各種蛋白質(zhì)同樣可以與腫瘤細胞表面的各種粘附分子結合， 因此學(xué)者們建立了免疫細胞包裹的仿生納米探針靶向治療腫瘤。其中， 單核巨噬細胞是腫瘤微環(huán)境中含量最多的細胞， 與腫瘤的轉移及預后密切相關(guān)[32-33].炎癥細胞膜已經(jīng)應用于包裹硅納米粒、PLGA納米粒、脂質(zhì)體納米粒、金納米粒等多種合成納米材料[34-37].

　　

　　Cao等[34]建立了將巨噬細胞膜包裹于裝載溴苯辛的硅納米粒靶向治療乳腺癌的肺轉移病灶， 通過(guò)巨噬細胞膜上的整合素-α4與4T1乳腺癌細胞表面的血管細胞粘附分子-1結合， 實(shí)現了肺轉移的靶向識別與治療， 經(jīng)治療后， 肺轉移癌的體積僅為未治療組的12.9%, 是無(wú)巨噬細胞膜包裹組的24%.

　　

　　Xuan等[37]使用巨噬細胞膜包裹金納米粒進(jìn)行了4T1腫瘤的靶向光熱治療。經(jīng)靜脈注射48 h后， 巨噬細胞膜包裹的金納米粒在小鼠體內的存留量仍超過(guò)30%, 而無(wú)巨噬細胞膜包裹者在體內存留時(shí)間不足24 h, 表明巨噬細胞膜仿生納米粒確實(shí)可延長(cháng)體內循環(huán)時(shí)間。光熱治療后， 腫瘤體積明顯減小。

　　

　　2 應用前景及存在問(wèn)題

　　

　　腫瘤的靶向治療需要將納米探針靶向輸送到腫瘤組織。傳統的納米探針已經(jīng)通過(guò)裝載不同的化療藥物、基因、光敏劑、聲敏劑等， 分別實(shí)現了對腫瘤細胞的化療、基因治療、光動(dòng)力治療、光熱治療及聲動(dòng)力治療。但僅憑一種治療方式往往不能獲得令人滿(mǎn)意的效果， 現如今聯(lián)合治療策略， 包括化療藥物與光動(dòng)力治療、化療藥物與光熱治療及多種光敏劑的聯(lián)合靶向治療等均使治療效果明顯增強。但是， 靶向性欠佳， 體內循環(huán)時(shí)間短仍是醫學(xué)難題。因此， 由活體動(dòng)物細胞構建的細胞膜仿生納米探針近年來(lái)成為研究熱點(diǎn)。

　　

　　首先， 各種細胞膜包裹納米探針均可進(jìn)一步提高傳統納米粒的穩定性， 同時(shí)減少活體內RES系統對納米粒的吞噬作用， 延長(cháng)納米粒在體內的循環(huán)時(shí)間， 增強靶向作用。其次， 不同的細胞膜包裹在不同的納米探針表面可以賦予納米探針不同的特性， 這種仿生設計策略可極大地增強當前納米粒子的功能。例如， 癌細胞仿生納米探針對腫瘤細胞的親和力增加， 結合時(shí)間延長(cháng)。紅細胞膜在體內循環(huán)時(shí)間更長(cháng)， 并可充分發(fā)揮其攜氧功能， 緩解腫瘤組織缺氧。血小板和免疫細胞憑借其與循環(huán)血液中腫瘤細胞的相互識別和作用， 對轉移性腫瘤表現出明顯治療效果。骨髓間充質(zhì)干細胞膜可以結合不同階段的癌細胞， 可能對腫瘤的早期診斷和治療提供幫助。

　　

　　細胞膜仿生設計策略前景廣闊， 但同時(shí)也帶來(lái)了新的問(wèn)題。雖然紅細胞和免疫細胞廣泛存在于人體內， 但是白細胞具有高度異質(zhì)性， 如何保證其在體內穩定的生物學(xué)效應。癌細胞膜是否會(huì )表達癌基因， 其生物安全性是否能得到保障。癌細胞膜進(jìn)入機體后， 會(huì )引起機體免疫系統發(fā)生什么變化。干細胞在體內數量稀少， 如何保證其充足供應。同時(shí)， 如何實(shí)現各種細胞膜納米探針的大規模、高效生產(chǎn)， 簡(jiǎn)化制作流程， 降低制備成本， 以及如何保證生物膜材料的活性及穩定性。這些都是細胞膜仿生策略可能遇到的問(wèn)題， 也是我們今后研究的方向。由于細胞膜包覆的納米藥物在腫瘤治療中的巨大應用潛力， 我們相信， 在不久的將來(lái)可以解決這些問(wèn)題， 細胞膜仿生納米探針可能使腫瘤靶向綜合治療邁入新的時(shí)代。

　　

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