伊立替康新型載藥系統的研究進展

隋繼英，高叢，竇明金

(山東省醫學科學院附屬醫院，山東 濟南 250031)

伊立替康(Irinotecan，CPT-11)為半合成水溶性喜樹堿衍生物，1981年首先由日本學者合成，分子式為C33H38N4O6。近年來臨床研究顯示CPT-11可對氟尿嘧啶耐藥的轉移性大腸癌及其它一些晚期腫瘤有效，如胃癌、肺癌、胰腺癌、宮頸癌、卵巢癌等。CPT-11為前體藥，需要在肝臟內通過羧酸酯酶轉化成具有活性的代謝物7-乙基-10-羥基喜樹堿(SN-38)。SN-38的作用機制為抑制人體細胞DNA復制所必需的拓撲異構酶I，誘導DNA發生單鏈損傷、阻斷DNA復制而產生細胞毒性。CPT-11中存在可變的羥基-內酯環，其轉化具有pH依賴的特性。在偏酸性條件下，尤其是在pH<5的環境中可完全以內酯環形式存在，從而發揮抗腫瘤的活性[1-2]；而在中性和堿性環境中，內酯環轉變為羧基型，失去對拓撲異構酶I的抑制作用。因此，如何使CPT-11在作用部位以內酯環結構穩定存在是CPT-11發揮抗腫瘤活性的關鍵。

當前市售CPT-11注射液(如開普拓、艾力等)經靜脈途徑進入人體后，在接近中性的生理pH值下主要轉化為羧酸鹽形式，抗腫瘤活性受到影響，且產生嚴重的毒副作用，主要表現為劑量限制毒性、骨髓抑制和遲發型腹瀉等[3-4]。同時CPT-11本身也存在水溶性較差、生物半衰期較短、生物相容性差等不足[5]。將CPT-11傳統注射液改制成新的劑型，如脂質體、納米粒、微球等，可通過載體發揮緩釋效果，增加藥物在人體內的循環時間，保護其活性內酯結構，提高藥物抗腫瘤的作用效率，降低其毒副反應，對進一步提高患者用藥的依從性、安全性和有效性有重要意義。因此，本文主要介紹CPT-11在納米粒、脂質體和微球等新型載藥系統的研究進展。

1 脂質體

脂質體是一種由天然脂質分子如磷脂、膽固醇組成，并將藥物包封在內的磷脂雙分子結構，粒徑在1 nm～10 μm 之間。當前脂質體作為藥物載體具有諸多優點，如靶向性、緩釋性、低毒性、高細胞親和性等。按照結構及粒子大小可分為多層脂質體(MLV)、小單層脂質體(SUV)、大單層脂質體(LUV)；MLV粒徑約 1～5 μm，LUV粒徑約0.1～1 μm，SUV粒徑則約為1～100 nm。其中，水溶性藥物可包裹于脂質體內部水相環境中，而脂溶性藥物可分散于外部脂質雙分子層中。脂質體進入體內后絕大部分會被單核-巨噬細胞吞噬，因此藥物會在肝、脾、肺和骨髓等組織器官中蓄積，可以實現在蓄積器官及組織中的靶向釋藥。脂質體的發展歷經了三代，第一代為普通脂質體(LiP)，單純由磷脂和膽固醇組成，具有被動靶向性。LiP雖然能減少藥物毒性，但同時亦有可能使藥物失去活性，嚴重影響藥物作用；第二代為長循環脂質體(LP)，是指在脂質體材料中加入一定比例的糖脂，或者在磷脂分子上連接聚乙二醇等含有多羥基類的物質，使LiP不易吸附在血漿蛋白及在單核-巨噬細胞豐富的肝、脾等器官上，以免被機體快速清除。第三代脂質體是指主動靶向性脂質體，通過在脂質雙層膜上載上能識別靶器官的特定材料，使藥物到達特定靶區[6]。

將CPT-11制備成脂質體，能夠有效防止平衡向羧酸鹽移動，增加內酯結構的比例從而提高藥效[7]。CPT-11是弱堿性藥物，適合主動載藥法制備，所以目前制備鹽酸CPT-11脂質體的方法中較為常用的是硫酸銨梯度法[8-9]。研究者在脂質體表面進行主動靶向的修飾，如葉酸、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇等，以提高其對靶組織的靶向性，延長藥物在體內的循環時間。Zhang等[10-11]通過硫酸銨梯度法制備經葉酸修飾的CPT-11脂質體(F-CPT-11-Lips)，其平均粒徑為(197.8±4.58)nm，包封率達91.39%±2.34%。由于腫瘤細胞表面的葉酸受體較多，靜脈滴注F-CPT-11-Lips后，腫瘤組織中CPT-11和SN-38的濃度顯著高于CPT-11普通脂質體組和CPT-11溶液組，且兩組脂質體在肝臟和直腸的吸收都明顯高于CPT-11溶液組。同時，與CPT-11普通脂質體組和溶液組相比，F-CPT-11-Lips顯示出了更好的抗腫瘤活性，且對小鼠體重沒有明顯影響，表明了其高效低毒的作用特點。

為了使載體能夠逃逸單核巨噬細胞系統的識別與吞噬，延長藥物在體內的循環時間，保護藥物的有效活性結構，Hu等[12]制備了表面通共價連接PEG的脂質體(PEG-CPT-11-Lips) ， 經注射后釋放的CPT-11及其代謝物的濃度，在小鼠、大鼠和狗體內血漿、肝、腎、脾和腫瘤組織中都有明顯的增加。與溶液組CPT-11相比，注射PEG-CPT-11-Lips后荷瘤小鼠腫瘤內的CPT-11和SN-38的藥物濃度分別提高了9.0和3.9倍，血漿中CPT-11和SN-38的平均駐留時間(MRT)分別延了長4.4倍和4.7倍。表明PEG-CPT-11-Lips能有效保護CPT-11的內酯環結構，延長藥物的作用時間，提高藥物的抗腫瘤效果[13]。

2 納米粒

納米粒(NP)是大小在10～1 000 nm之間的固態膠體顆粒，一般由天然高分子物質或者合成高分子物質構成，作為傳遞或輸送藥物的載體，具有良好的生物相容性和安全性[14]。藥物可包埋或溶解在納米粒的內部，也可吸附或耦合在載體表面。載藥納米粒可通過胞飲或吞噬作用進入細胞，減弱細胞膜上的外排泵對藥物的外排作用[15-18]，可因實體瘤的提高滲透和滯留(EPR)效應經靜脈給藥后優先在腫瘤部位累積，達到增強抗腫瘤效果的目的[19-20]。目前，納米粒已廣泛應用于制備抗腫瘤藥物的新型載藥系統。

楊付英等[21-22]通過葡聚糖硫酸鈉與鹽酸CPT-11形成反離子聚合物制備的鹽酸CPT-11納米粒(CPT-11-NP)，其形態呈球形,粒徑為(193.5±2.5)nm，包封率為98.00%±0.01%。在體外釋放試驗中，藥物溶液在2 h可累計釋放75.76%，而CPT-11-NP在24 h時的累積釋放率為62.09%，表明CPT-11-NP在體外具有一定的緩釋性。與CPT-11溶液相比，CPT-11-NP組SN-38的半衰期由2.28 h延長3.95 h，延長了藥物在體內的循環時間。小鼠體內組織分布研究表明，隨著時間延長，SN-38在血液、小腸、結腸和肺中的藥物濃度顯著增加，而在腎臟中的藥物濃度隨著時間的延長反而有所減少。因此該劑型可顯著延長CPT-11和SN-38的體內循環時間，增加靶組織藥物分布濃度，在提高抗腫瘤療效的同時降低對其他正常器官的毒副作用。

聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)是乳酸和羥基乙酸聚合得到的聚合物，兩者比例不同時，得到的PLGA性能不同。 PLGA進入人體內在酯鍵斷裂降解后，乳酸和一部分羥基乙酸通過三羧酸循環途徑以水和二氧化碳形式排出體外；另一部分羥基乙酸以原型通過腎臟排出。PLGA無毒、無刺激性，且生物相容性好，已于1995年通過美國FDA認證。PLGA納米粒載體可用于保護溶解性低和穩定性差的抗癌藥物，且具有體積小，易通過毛細血管內皮細胞，躲避細胞內化等優點。目前PLGA納米粒已作為抗腫瘤藥物的載體用于化療中[23]。Onishi等[24]以PLA和PLGA作為載體材料，通過共沉淀法制備載CPT-11-NP，得到的NP載藥量為4.5%，平均粒徑在118 nm左右。大鼠靜脈給藥后，與CPT-11溶液組相比，NP組藥時曲線下面積(AUC)值由(2.12±0.35)μg·mL-1·min提高至(3.16±0.51)μg·mL-1·min，MRT從(2.03±0.34) h提高至(11.92±1.81)h。與CPT-11溶液組相比，AUC提高了1.5倍同時MRT提高了5.87倍，說明CPT-11-NP在體內的循環時間延長，CPT-11在制備成CPT-11-NP后，體內藥物濃度被提高的同時延長了藥物在體內的循環時間，有效保護了CPT-11內酯結構，抗腫瘤效果明顯提高。可見以PLGA或PLA制備的納米粒可增加CPT-11在體內的有效濃度，延長體內的循環時間。

3 微球

微球是一種將藥物溶解或者分散在高分子聚合物的基質中而形成的球狀實體，粒徑范圍在1～250 μm之間[25]。微球還能夠使藥物分散，增加藥物的溶解；同時藥物溶出需要通過高分子材料，因此微球亦可作為緩釋藥物的載體。將CPT-11以內酯形式包裹于微球內，能最大限度地保持其抗腫瘤的活性，降低毒副作用，提高抗腫瘤效果[26]。嚴瑾[27]將CPT-11制備成牛血清白蛋白(BSA)微球[28-29]，平均粒徑約為62 μm，且呈正態分布，微球表面平整、結構緊密，包封率58.66%，載藥量9.78%。體外細胞試驗結果示載CPT-11的BSA微球對肝癌細胞增殖的抑制率與藥物濃度(12.5～200 μg·mL-1)呈正相關。細胞毒性試驗中，在相同的藥物濃度(200 μg·mL-1)下，由于微球的緩釋作用，載藥微球組的細胞存活率為42.10%，單純藥物組為37.78%(P<0.05)。表明CPT-11-BSA微球在保證對腫瘤的抑制效果的同時有望降低毒副作用。

制備微球常用的高分子材料包括天然高分子材料和人工合成聚合物，天然高分子材料主要是指如白蛋白、明膠、殼聚糖等，人工合成的聚合物則常用聚乳酸、PLGA等。由于采用傳統的制備方法(如乳化溶劑揮發法、復乳法等)或傳統的載體材料(如明膠、淀粉、殼聚糖和海藻酸鈉等)所得到的藥物微球在體內的半衰期較短，需頻繁注射給藥，而采用緩控釋技術可減少給藥次數，減輕藥物不良反應，因此當前以長效微球制劑的研發最受關注。長效微球注射制劑的優點主要體現在：劑型因素使藥物釋放行為受生理因素影響減小；對大分子藥物的結構與穩定性起到較好的保護作用；具有靶向性，可降低給藥劑量，減少不良反應發生[30]。長效微球注射制劑目前主要采用新的制備方法，如有學者提出采用球包球復合微球，即制備殼核模型的載蛋白微球，可減少在制備過程中藥物的活性損失；或采用新的載體材料，如使用嵌段共聚物，可集中兩種或多種高分子材料的優越性能，較大程度地改善藥物的包載和釋放性能。

4 展望

CPT-11是對晚期大腸癌進行一線和二線治療的特效藥。但是體內不穩定的化學結構往往會降低其治療癌癥的效果，同時增加對其他器官的毒副作用。新型載藥系統依靠載體的緩控釋作用，延長活性結構在生物體內的循環時間，提高對腫瘤細胞的抑制及殺傷作用，降低用藥頻次及劑量，減少毒副作用的發生。近年來的相關報道顯示，對CPT-11的研究重點聚集在保護其有效活性結構、提高藥物的抗腫瘤作用以及降低其毒副作用的方向。目前市場上常見CPT-11僅為傳統注射劑一種劑型，長期大劑量應用，患者難以耐受，依從性差。因此，發展具有藥物靶向和緩控釋特點的新型給藥系統成為CPT-11近些年研究的重點。例如，利用納米粒技術，設計研制CPT-11的緩控釋中空栓劑，既可避免胃腸道反應和肝臟首過效應，又可為患者提供一個方便安全的用藥途徑。同時，聯合多種手段提高CPT-11對器官的靶向性也將受到研究者越來越多的關注。例如，使用負載CPT-11的載藥微球(DEBIRI)進行經肝動脈栓塞的化療治療腫瘤，理論上能夠在腫瘤微循環內實現藥物的緩慢釋放，進一步提高CPT-11的治療效果。