白蛋白纳米粒药物传递系统的研究进展_季秀峰

1、第 27卷 第 12期 2010年 12月沈 阳 药 科 大 学 学 报 Journa l o f Sheny ang Phar m aceutica lU nive rsit yV o l 127 N o 112D ec . 2010p 1933收稿日期 :2010-08-30作者简介 :季秀峰 (1986-, 女 (汉族 , 辽宁铁岭人 , 硕士研 究生 , E-m ail ltfjx f2006163. com; 邓意辉 (1964- , 男(汉族 , 湖南花垣人 , 教授 , 主要从事靶向制剂的研究 , T el . E-m ail dds -666163.

2、 com 。文章编号 :1006-2858(2010 12-0968-11白蛋白纳米粒药物传递系统的研究进展季秀峰 1, 石 莉 2, 邓意辉1(11沈阳药科大学 药学院 , 辽宁 沈阳 110016; 21辽宁省药物研究院 , 辽宁 沈阳 110015 摘要 :目的 综述白蛋白纳米粒作为药物传递系统的最新研究 进展。 方法 依据国内外 研究文章及专利文献共 63篇 , 将白蛋白的性质及功能、 白蛋白纳米粒的制 备工艺、 靶向肿瘤 作用机理、 上市药 物及其临床前和临床实验结 果进行了概括。 结果 白蛋白是一种良好的药物载体 , 显示独特 的靶向 肿瘤机理 ; 白蛋白纳米粒的制备方法中 二硫键

3、 形成法 相对于其 他制备 方法具 有显著 优点 , 避免了 很多基于溶剂传 递的 传 统剂 型中 存 在的 潜 在 问题 , 由其 制 备的 上 市药 物 紫 杉醇 白 蛋白 纳 米粒 (A brax ane Ó 具有较好的 临床疗效。 结论 白蛋 白纳米 粒给药 系统 的研究 有着 重要的 临床 意义及 发展前景。关键词 :白蛋白纳米粒 ; 载药系统 ; 制备工艺 ; nab TM -技术 ; 紫杉醇 ; 临床 结果中图分类号 :R 94 文献标志码 :A近年来 , 药物传递系统的研究取得了很大进 展 , 但是以安全有效的方式传递水难溶性药物仍 然是药剂学领域中亟待解决的问题。长

4、期的探索 与研究发现 , 纳米粒 (nanoparticles , NP 载体系统 具有改善吸收、 调节释药速度及一定的靶向性等 特点 , 特别是在传递水难溶性药物中展示了独特 的优势。由于组成 NP 的各种物质对最终制剂的 毒性有很大影响 , 因此制备纳米粒时应考虑所用 单体、 聚 合物及赋形剂的生物相容性、 毒性等问 题 , 优先使用毒性低、 内源性或可被生物降解成具 有良好生理相容性的材料 , 如白蛋白、 聚乳酸、 明 胶等 , 其中首选白蛋白。白蛋白为内源性物质 , 并且是一种不具有调 理作用的蛋白 , 早期的研究发现 , 将其包覆于纳米 粒或脂质体表面 , 可降低微粒对巨噬细胞的亲和

5、 力1, 从而延长循环时 间 , 提高 靶向性。结 合 了纳米粒载体和白蛋白性质两方 面优势应运而 生的白蛋白 纳 米 粒载 药 系 统近 年 来 受到 广 泛 关 注 , 其中由美国 Abrax is B i o Science I nc . 开发的紫 杉醇人血清白蛋白纳米粒注射剂获得 FDA 批准 上市2, 成为首个 白蛋 白纳米 粒给 药系 统的 成功案例。作者从白蛋白的基本性质出发 , 以白蛋白纳 米粒的制备工艺、 作用机理及上市药物为主线 , 结 合国内外研究文章及专利文献 , 综述了白蛋白纳米粒及相关技术与产品的研究进展。1 白蛋白基本性质介绍白蛋白作为一种多功能的药物靶向载体和改

6、 善多肽蛋白类药物体内药物动力学性质的功能载 体 , 近年来得到很大发展 , 在药物的临床应用中扮 演着越来越重要的角色。 111 白蛋白的组成及其理化性质白蛋白 (albu m i n 又称血清蛋白 , 是血浆中含 量最多的蛋白质 (每升人血清中含 3050g , 约 占其总蛋白质量的 55%, 相对分子质量约为 665000。人 血 清 白 蛋 白 (hu m an ser um al b u m i n , H SA , 其平均半衰期为 19d, 分子中含 17个二硫 键和 1个游离巯基 (-SH , 不含糖组分。 H SA 的前 体 (prepro HSA 在肝脏中合成。当 prepr

7、o HSA 进 入内质网时 , 18个氨基酸残基 pre(信号肽 被信号 肽酶切除 , 生成的 pr o H SA 到达高尔基体 , 6个氨 基酸残基 pr o 被切除形成成熟的 H SA 3。白蛋白等电点为 417419, 是一种酸性蛋白 质 , 易溶于水。它在 pH 49内都是稳定的 , 在体 积分数为 40%乙醇中可以溶解 , 可加热到 60e 维持 10h 仍然不会对身体有害 4。112 白蛋白的三维结构X 射线衍射结构分析5证明 H SA 的三维结构是由 3个连成一排的柔韧球体 (区域 ÑÒÓ组成的一个椭球体 , 其分子中氨基酸之间都以肽 键相连接 ,

8、扭曲成团状或蜂窝状。由于其结构域 Ñ和 Ó均有一个由疏水性及荷正电的基团所形成 的袋状结构 , 为镶嵌携带疏水性营养物、 维生素、 甾体激素等创造了有利的空间条件 6, 能够容纳 抗癌药等多种结构的化合物 , 并且白蛋白可通过 非共价键与物质紧密但可逆地结合 , 实现所运载 物质在体内的运输和在细胞表面的释放 , 是疏水 物质的体内天然载体。113白蛋白的主要生物学功能H SA 呈现多种方面的功能与结合性质 7:a 1增加血容量和维持血浆胶体渗透压 , 调节组织与 血管之间水分的动态平衡 ; b 1作为长链脂肪酸的 增溶剂 , 对脂 质的新陈代谢至关重要 ; c 1与很多

9、分子可逆性结合并参与其运输 , 如结合胆红素及 血红素的降解产物、 疏水性维生素、 激素 ; 结合多 种药物 , 如青霉素类 , 磺胺类 , 吲哚复合物及地西 泮等 ; 作为血液中金属离子的运输载体 , 特异性结 合二价铜和二价镍离子 , 非特异性结合二价钙和 二价锌离子 ; d 1H SA 降解后的氨基酸为周围组织 提供营养。H SA 临床上用作治疗休克、 烧伤、 低 白蛋白 血症、 新生儿高胆红素血症 ; 可用于外科手术或创 伤、 心肺转流术、 急性呼吸窘迫症及血液透析术和 成人呼吸窘迫综合征 8。114白蛋白在实体瘤和炎症组织中的聚集特性 在 20世纪中 期 , Babson 等 9首次

10、报道 了肿 瘤组织会蓄积血浆蛋白并利用它们的降解产物进 行增殖。 1986年 , M atsum ura 等 10测定了大鼠肿 瘤对不同大小的血浆蛋白 (相对分子质量为 12 150000 的摄取 , 发现由于实体瘤组织中血管丰 富、 结构完整性差 , 淋巴回流缺失 , 造成大分子类 物质和脂质颗粒具有选择性高通透性和滞留性 , 并在之后的研究中提出实体瘤组织的高通透性和 滞 留 效 应 enhanced per m eab ility and retention (EPR e ffect11。从 1990年开始 , 有大量文献研 究了放射性标记或染料染色的白蛋白在动物肿瘤 中的摄取情况。 M

11、 aeda 等 12在临床前研究中 , 应 用染料依文思蓝 (偶氮蓝 可以 与白蛋白快速且 紧密结合的特性 , 将依文思蓝注射入大鼠体内 , 发 现皮下增生的肿瘤在数小时内变蓝 , 直观的证明 了肿瘤组织对于白蛋白的摄取 , 并且发现当白蛋 白含量质量分数在 3%25%时可在肿瘤组织中 聚集。 1997年 , Steh le 等 13发现肿瘤组织中分解 血浆蛋白的行为过度表达 , 从而提出大量增生的 肿瘤组织会蓄积白蛋白 , 并将其作为主要能量及 新生蛋白质合成的氮源 , 通过这个天然的生物学 途径来为自身的快速生长提供营养和能量。此外 , 由于炎症组织的毛细血管通透性大且缺乏淋巴回 流系统

12、, 白蛋白在炎症组织中也会大量聚集 14。 白蛋白被肿瘤组织及炎症组织优先摄取的特 质使其成为抗肿瘤药物及抗炎药物传递系统的理 想材料。2白蛋白纳米粒白蛋白纳米粒是以白蛋白作为载体 , 包封或 吸附药物 , 经过固化分离而形成的实心球体。在 药 剂 学 领 域 中 一 般 将 纳 米 尺 寸 界 定 在 1 1000nm 。早在 20世纪 70年代已有制备白蛋白纳米粒 的相关报道 , 最 初仅将其作为 诊断剂 4, 经过近 40年的发展 , 白蛋白纳米粒已成为一种相对成熟 的药物传递系统 , 常被作为药物及反义寡核苷酸 的载体 15-16, 具有生物相容性良好、 毒性及刺激 性低、 无抗原性等

13、多种优点。白蛋白纳米粒能够包裹的药物有抗肿瘤药、 抗结核药、 降血糖药、 抗菌素、 激素、 支气管扩张剂 等近 100多种 , 并可通过静脉注射、 肌肉注射、 关 节腔内注射、 口服、 呼吸系统等多途径给药。目前 白蛋白纳米粒最引人注目的应用还是将其作为抗 肿瘤药物的载体 , 增加靶向性 , 减小毒副作用 , 提 高疗效 17。3白蛋白纳米粒制备技术311去溶剂化法去溶剂化法是通过脱水剂的去溶剂化作用除 去白蛋白的水化膜 , 使白蛋白析出 , 辅以搅拌 , 再 用交联剂与白蛋白发生交联反应使之变性 , 从而 稳定白蛋白纳米粒 , 然后纯化除去残留的交联剂 和有机溶剂。其中交联剂多采用戊二醛 ;

14、 脱水剂 多用乙醇或丙酮等 , 采用丙酮为脱水剂的固化温 度低、 时间短 , 可用于包埋温度敏感的药物 18。 2000年 , W eber 等 19采用去溶剂化法制备了 人血清 白 蛋白 纳 米 粒 (H SA nanopartic les , H SA-NP, 并考察了制备过程中脱水剂和交联剂的用 量对其粒径和表面残留游离氨基数量的影响。研 究表明 , 为了得到稳定的 H SA-NP , 戊二醛加入的 体积分数至少应为 40%, 此结果与早期 Roser 和 969第 12期 季秀峰等 :白蛋白纳米粒药物传递系统的研究进展K isse l 的研究结果相符。 2003年 , Langer 等

15、 20改 善了去溶剂化法的制备工艺 , 采用泵控系统控制 加入乙醇的速度 , 采用梯度离心法洗涤纳米粒使 其粒径分布更窄 , 他们还考察了脱水剂的加入速 率、 pH 值、 H SA 溶液离子组成、 蛋白浓 度和粒子 纯化条件等因素对于 H SA-NP 制备的影响 , 结果 显示 pH 值为粒径的主要影响因素。之后研究者 们多借鉴 W eber 和 Langer 的经验 , 进行白蛋白纳 米粒的制备。 2006年 , Ste i n hauser 等 21应用泵控 系统调节乙醇加入速率为 1mL #m in -1, 通过调节 乙醇加入量、 p H 值、 温度、 戊二醛加入量制备了粒 径和 zet

16、a 电位均稳定的妥珠单抗 (trastuzum ab 修 饰的白蛋白纳米粒 , 以实现对人表皮生长因子受 体 2(HER-2 过度表达细胞的主动识别靶向 , 奠 定了应用妥珠单抗修饰的 H SA-NP 实现肿瘤细胞 靶向的基础。312乳化固化法乳化固化法是 指将白蛋白水 溶液和药 物溶 液 , 加入到含有乳化剂的油相中 , 在一定转速下搅 拌 , 再超声乳化形成油包水型乳剂。采用热变性 或化学交联法使白蛋白固化 , 分离后即得白蛋白 纳米粒。白蛋白纳米粒的创始人 Seheffe l 最初采 用乳化 -热变性法成功制得人血清白蛋白纳米粒 (HSA-NP, 但是粒径较大且易受操作条件影响。 M l

17、ler 等 22于 1996年使用乳化 -化学交联法成 功制备了粒径 <200nm 的牛血清白蛋白纳米粒 (bovine ser um albu m i n nanoparticles , BSA-NP, 将 BSA 水溶液加入到含 5g #L -1羟丙基纤维素的二 氯甲烷 /甲 醇有机相中 , 超声乳化后 , 用戊二醛交 联固化蛋白 , 再经过洗涤、 离心等操作得到粒径均 匀的 BSA-NP 。 M ller 等同时考察了白蛋白浓度、 水相体积、 乳化时间、 戊二醛加入量及药物加入浓 度这五个因素对于 BSA-NP 的粒径、 多分散性及 产率的影响。结果发现 , 白蛋白浓度和水相体积

18、的调整对于形成粒径 <200nm 的 BSA-NP 至关重 要。313p H -凝聚法至今 , L i n 等 23-24对 pH -凝聚法 (pH-coacer -va ti o n m et h od 研究较多。 2001年该作者 25将模 型药物玫瑰红 (rose bengal 溶解在 H SA 溶液中 , 室温下避光孵育 30m i n , 用 015m o l #L -1N a OH 调 节溶液的 p H 值至 9, 加入丙酮至系统出现浑浊 , 形成的 H SA-NP 用戊二醛交联 , 离心 , 洗涤 , 冻干 得到药物含量质量分数为 5%的 H SA-NP 。Santh i

19、等 26用 p H -凝聚法通过调整白蛋白 溶液 pH 值、 浓度和交联剂用量 , 制得 形态均一、 平均粒径为 49716nm 的抗真菌药两性霉素 B 的 蛋清白蛋白纳米粒。 M erodio 等 27尝试了三种制 备抗病毒药更昔洛韦 H SA-NP 的方法 , 包括溶剂 蒸发法及分 别在调节 p H 至等电点前 /后加入交 联剂的两种 pH -凝聚法。结果后两种方法 (p H -凝聚法 显示了更好的控制药物释放的特性 , 进 一步研究表明药物与白 蛋白基质产生了 共价结 合。 p H -凝聚法的主要缺陷是 , 在高浓度蛋白质 存在的条件下 , 以玻 璃电极测定 p H 值数据有偏 差。31

20、4快速膨胀超临界溶液法M ezian i 等 28于 2003年报道 了将生物 材料 与无机物偶联形成蛋白纳米粒的方法 快速膨 胀超临界溶液法 (rapid expansi o n o f a supereritiea l solution into a liquid so lven, t RESOLV 制备硫化银 -牛血清白蛋白纳米粒 (Ag 2S BSA-NP 。基本过 程为将 A g NO 3溶解在含有甲醇的注射泵中 , 再将 注射泵中的甲醇旋蒸除去 , 用液氨充满注射泵 ; 启 动加热釜使 Ag NO 3的氨溶液加热到 160e 达到 超临界状态 , 高压下将超临界溶液通过一个二氧 化

21、硅毛细管喷嘴喷入含有 Na 2S 和 BSA 的水性溶 液中 ; 最后洗涤 除去过量的 BSA 、 盐类和 其他试 剂。制得的纳米粒为 p H 依赖性 , 当溶液 p H 改变 时 , Ag 2S BSA-NP 可逆的聚集或分离。经测定发 现纳米粒中 BSA 与 Ag 2S 结合后仍保持其生物活 性 , 因此 BSA 不 仅有利 于阻止 Ag 2S BSA-NP 聚 集 , 而且可以在纳米粒表面提供有生物活性的功 能基团 (如氨基、 二硫键 , 利于 纳米粒的进一步 结构修饰 (如抗体 或生物结合。315基于二硫键形成法的 nab TM -技术2004年 , 美国 Am er i c an B

22、 i o science Inc . 公开 了 一 种 独 特 的基 于 二 硫 键 形 成 法 的 nab TM -技 术 29(nanoparticle -a l b um in bound techno logy , nab TM -technology, 是一种新型白蛋白纳米粒制备 技术。31511制备步骤N ab TM -技术是以白 蛋白作为基质和稳 定剂 , 在高剪切力 (例如 , 超声处理、 高压均化或类似方 法 下 , 将包含水不溶性药物的油相和含 白蛋白 的水相混合 , 制备 O /W 乳剂 , 在没有任何常规表 面活性剂或任何聚合物核心存在的情况下制备药 物的白蛋白纳米粒的

23、技术。970沈 阳 药 科 大 学 学 报 第 27卷具体方法为 , 首先 , 将药物以高浓度溶于一种 与水不相混溶的有机溶剂 (通常为氯仿、 二氯甲 烷 内作为油相 , 其次 , 将白蛋白溶于水性介质内 得到水相。再将油相与水相混合 , 高压均化 , 在真 空下迅速蒸发溶剂 , 即得到由极细纳米颗粒组成 的胶体分散系统。制备过程中通过调整配方 (如 有机相的类型、 相组分、 药物浓度 和操作参数可 得到 100200nm 内的粒子。得到的纳米颗粒液 体混悬物可进一步冷冻干燥 , 使用时以适宜的水 性介质 (如生理盐水 再分散冻干物 , 得到给药形 式的混悬液。31512形成机理白蛋白带有巯基

24、或二硫键基团 , 在高剪切力 下 , 液体内产生气穴空化作用 , 引起局部高热 , 生 成能使聚合物交联的超氧化物离子 , 氧化白蛋白 中巯基残基或断裂白蛋白分子内 /间 现存的二硫 键 , 使白蛋白内 /间 交联形成新的二硫键 , 从而在 非水性介质微小液滴 (如水不溶性药物 的周围 形成一个交联的聚合物壳体。31513系统组成本方法形成的白蛋白纳米粒系统包括与蛋白 质分子结合的药物分子 , 及包含于蛋白质包衣纳 米颗粒内的纯药物颗粒。31514nab T M -技术的优势传统制备方法涉及到化学交联或热变性 , 化 学交联为非特异性 , 存在于蛋白质结构内的任何 亲核基团 (如胺和羟基 都有

25、反应活性 ; 热变性法 会不可逆地改变蛋白质结构 ; 所得蛋白纳米粒的 生物降解性差 , 毒性大 , 残留的甲醛、 戊二醛等醛 类物质 , 会造成生物活性大分子失活 20。 nab T M -技术利用高剪切力的气穴空化作用使白蛋白的游 离巯基形成新的二硫键 , 将白蛋白交联在一起 , 制 备纳米粒 , 由于这种结合非常类似于体内天然发 生的结合 , 故给药后生物相容性好 , 而且 nab TM -技 术保留了白蛋白的全部生物学特征 , 避免了使用 交联剂造成的醛类物质残留 , 毒性大等问题 , 克服 了传统制备方法的缺陷。采用 nab TM -技术制备的制剂与传统剂型相比 具有下列优势 :a

26、1不需使用常规的表面活性剂或 任何聚合物核心 (如紫杉醇白蛋白纳米粒不含聚 氧乙烯蓖麻油 ; b 1无需特殊的输液 器具 ; c 1能 够以较小的体积输送高剂量药理活性物质 , 使病 人接收大体积液体时的不适感和住院时间减至最 小 ; d 1药理 活性物 质以 非晶 态、 无定 型状态 存 在 , 利于静脉 给药后药物从粒 子中迅速 释放 ; e 1可以制 得 粒径 在 200nm 以下 的 颗 粒 , 能 通 过 0122L m 过滤器 , 实现制剂的无菌过滤 , 避免湿热 灭菌对白蛋白破坏的问题 ; f 1白蛋白也发挥冻干 保护剂作用 , 使制剂在没有糖类或多元醇类等其 他常规冻干保护剂存

27、在的情况下 , 冻干重组后仍 能保持粒子结构和粒径。31515Nab TM -技术的缺点及改进尽管 nab TM -技术具有传统制备方法所不具备 的诸多优点 , 但仍然需要使用氯仿、 二氯甲烷等有 毒溶剂 , 且存在制备方法周期长及工艺繁琐等缺 点。邓意辉等 30在 nab TM -技术基础上 , 将蛋白与 磷脂结合 , 获得了一种新型的蛋白质 -磷脂纳米 粒给药系统。该系统可以大大减少甚至不采用有 毒溶剂的使用。另外 , 由于该发明中引入了磷脂 , 使得白蛋白纳米粒的载药范围大大扩大 , 且具有 减小粒子粒度 , 降低分散压力 , 减少高压分散循环 次数 , 简化制备工艺等诸多优点 , 并可

28、将各种配 体、 抗体等主动识别头基插入纳米制剂中得到更 为有价值和意义的药物传递系统。31516国内研究情况王宁等 31采用微射流法制备了葫芦素 B 人 血清白蛋白纳米 粒 (cucurbitaic i n B hum an serum album i n nanopartic les , Cu B H S A-NP, 并 报道 了 H PLC 法 测 定 纳 米 粒 中 药 物 含 量 32。 刘 欣 荣 等 33也采用该方法制备羟基喜树碱 H SA-NP , 以 H PLC 法测定其药物含量。卢懿等 34考察了二硫 键断裂剂半胱氨酸对多西紫杉醇人血清白蛋白纳 米粒 (docetaxel h

29、um an serum album i n nanopart-i cles , DOC H SA-NP 中 药物含量测定的影响。结 果显示 , 通过半胱氨酸解开纳米粒 H SA 外壳中交 联的二硫键 , 有利于药物从 H SA-NP 中释放 , 避免 了因 H SA 聚集产生沉淀将药物包裹 , 使含量测定 方法更为准确。石莉等 35采用超声法制得平均 粒径为 13719nm 的齐多夫定碳酸胆固醇酯牛血 清白蛋白纳米粒及其冻干制剂。张辉等 36用超 声法 -溶剂沉淀法制备了伊曲康唑白蛋白纳米混 悬液 , 其平均粒径为 (10518? 512 n m, 载药量为 (1417? 111%, 包封率为

30、 (8811? 614%。 4白蛋白纳米粒的设计思路 独 特的肿瘤靶向作用机理411设计依据 肿瘤生理特点迅速生长的肿瘤组织代谢活动高度旺盛 , 微血管的生成过程失去控制 , 导致新生血管的内皮 不完整、 管壁薄弱、 动静脉间短路的无序状态 , 因 此血管内皮细胞间存在较大缝隙 , 管壁通透性很 强 , 且缺乏淋巴回流 , 使得新生血管渗出增加、 液 压升高 , 阻碍了常规抗肿瘤药物的通过 , 却增加了 肿瘤细胞的扩散和进一步转移 ; 另一方面 , 血管内 皮细胞膜上存在多种受体 , 是 一种精密的 /传感 器 0, 会对各种不同的信号产生应答 , 目前已证实 的细胞膜上的白蛋白受体有 gp6

31、0、 gp30、 gp18及 富含 半胱氨酸 的酸性分 泌蛋白 (secreted prote i n acidicand rich i n cysteine , SPARC , 因此肿 瘤组织 中白蛋白的含量较其相应的正常组织高。肿瘤的生理特点提示我们可以利用细胞膜上 白蛋白受体介导的跨膜转运这一机制 , 将肿瘤处 的血管内皮细胞屏障转化为一种天然生物通路 , 将药物转运至肿瘤细胞。412药 物 转 运 途 径 H SA-gp60-Caveolae -SPARC 通路白蛋白纳米粒载药系 统开发了体内 天然的 H SA-gp60-Caveolae -SPARC 跨膜转运通路 , 使药物 通过跨

32、细胞作用越过肿瘤血管内皮细胞屏障 , 递 送药物到达肿瘤细胞。 41211Gp60Gp60(albond i n 是内皮细胞表面的一种糖蛋 白 , 相对分子质量为 60000, 作为一种 白蛋白受 体 , 与蛋白有着极高的亲和力 (K D 1=10nm , 可 将其快速绑定 37。研究表明 , gp60是 H SA 黏附 到毛细血管内皮细胞上的主要介导物 , gp60诱导 的对 Src 激 酶 的激 活 作用 , 是 内 皮细 胞 实现 对 H SA 的胞吞作用的一个前信号 , 激活 gp60能增进 毛细血管内皮细胞对 H SA 的摄取和转运。41212小窝蛋白 -1(Caveolin -1

33、和小窝 (Caveo lae Gp60与 H SA 结合的同时 , 会激活 Caveolin -l 形成 Caveo lae , 对 gp60进行聚集及跨膜转运。小 窝蛋白 -1(C aveo li n -1 是胞膜上的一种支架蛋白 , 当 gp60与 Caveolin -l 结合后 , C aveo li n -1的形态和 功能便会发生变化 , 产生细胞膜穴样内陷 , 形成一 种直径为 50100nm 的囊泡 , 即小窝 (Caveo lae 。 小窝会以跨细胞方式转运进入其中的 gp60-H SA 结 合物、 游离 H SA 及 HSA 结合的药物 , 将它们由基 底外侧质膜释放到细胞外。

34、 H SA 和 gp60结合后 , 通过 Caveo li n -l 形成 Caveolae 而实现 H SA 的跨细 胞膜转运的机制和过程如图 138 。A A l bu m i n receptor(gp60 bi nds a l bum in w hich i n turn resu lts i n binding the i nducti on of caveo lin -1; B caveoli n -1i nduces m e m brane budd i ng and i nterna liza tion , trapp i ng free and prote i n -boun

35、d plas m a constituents ; C for m ation o f caveo l ae , l eadi ng t o transcy tosis and ex travascu lar deposition o f the caveo l ae conten ts .F ig . 1A lbum in receptor -m ediated up tak e of intravascu lar constituents and transcytosis across the vascu lar endothe liu m. 41213富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白在肿瘤间隙

36、中的 H SA 及 H SA 结合的药物进一步由 SPARC 介导。 SPARC 即富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白 (secreted pro tein aci d ic and rich i ncysteine, 它 是一 种 糖蛋 白 , 又 称 osteonecti n 或B M-40。 SPARC 和 gp60具有同源序列 , 都能结合在白蛋白的同一区域。已经证明 , SP ARC 可与白蛋白特异性高度结合 39。且 SPARC 在多种肿瘤细胞中过度表达 , 如乳腺癌、 前列腺癌、 食管癌、 结肠癌、 肺癌、 黑色素瘤等 40。因此 SPARC 可将与H SA 结合的药物浓集于肿瘤细胞间质

37、 , 成为肿瘤组织中的药物储池 , 在增加 H SA 结合药物在肿瘤组织的聚集中扮演重要角色。如此 , 一部分 H SA-NP 经肿 瘤血管内皮缝隙 渗透入肿瘤组织 ; 大部分 H SA-NP 通过与血管内 皮 细胞膜 上的 gp60结合 , 激 活 Caveolin -1形 成 Caveolae , 使携带药物的 H SA 跨 过肿瘤血管内皮 细胞到达肿瘤组织间隙。利用在肿瘤细胞中高度 表达的 SPARC 与白蛋白的高亲和力 , 使载有药物 的白蛋白浓集在肿瘤细胞间质 , 形成肿瘤组织中 的药物储池。与溶液剂相比 , 这种机制可以增加 药物在肿瘤细胞内的局部浓度 , 延长药物与肿瘤 组织的接

38、触时间 , 也减少了药物到达正常细胞的 机率 , 大大提高药效。这种转运及释药机制 , 是其他剂型不具备的 , 是以 H SA 作为载体的 NP 所特 有的。5上市药物目前基于 nab T M -技术 制备获得 FDA 批准上 市的药品为紫杉醇白蛋白纳米粒 , 由美国 Abrax is B ioScience I nc 1研发 , 用于治疗在联合化 疗中失 败的或者在辅助性化疗后 6个月以内复发的乳腺 癌。其在美国市场上的名称为 Abraxane Ó(pacl-i taxel prote i n -bound particles for injectab l e suspen -si

39、 o n, 其他名称有 nab T M -paclitaxe, l AB I -007; 在中 国市场的通用名为 :注射用紫 杉醇 (白蛋 白结合 型 , 英 文 名 称 :Paclitaxel For Injection (A lbum i n Bound, 汉语拼音 :zhu she yong zi shan chun (ba i dan bai jie he x i n g 。511紫杉醇简介紫杉醇是一种由西部紫杉 (短叶紫杉属 的 树皮中提取的天然产物 41, 由于含一个二萜碳骨 架 , 具有独特的稳定微管聚合物及增强微管组装 的机制 , 可有效阻止癌细胞的有丝分裂、 降低癌细 胞活性

40、、 阻止细胞内转运 , 从而产生对一系列肿瘤 的抗癌活性 42-43, 广泛用作乳腺癌、 肺癌及卵巢 癌等的治疗 44。由于水溶性差 , 紫杉醇的临床应 用开发受到极大限制 , 研究者们在经历了将近半 个世纪的研究和广泛的筛选之后 45, 得到了采用 聚氧乙烯蓖麻油 (Cre m ophor ÓEL , C r EL 和乙醇增 溶的制剂 , 上市产品商品名为 Taxo l Ó。512传统剂型发展回顾Taxo l Ó采用 高浓度 的 C r EL /乙 醇 作为溶 剂 , 临床上常用剂量为 175m g #m -2, 静脉滴注 3h 。 Ñ期临床研究时发现

41、 , 紫杉醇本身不引起过度的 毒性作用 , 但制剂中 C r E L 含量显著高于 其他上 市药物中含有的 C r EL (其血浆中 质量浓度 大于 4g #L -1, 并且以 175m g #m -2剂量给药 24h 后仍 然大于 1g #L -146, 导致 Taxol Ó体内严重的超敏 反应 , 主要表现为用药后患者血压下降、 胸闷、 支 气管痉挛及全身泛发型荨麻疹。目前的用药方法 为患者在接受紫杉醇治疗前预先给予抗组胺类药 物、 H 2受体阻滞剂或类固醇激素预治疗 , 以减弱 C r EL 的过敏反应 , 但是由给药导致的死亡仍然存 在。 C r EL 还会导致中性粒细胞减少

42、症 47-48及不 可逆的 神经传导迟滞 感觉神经病变 49。 Taxo l Ó的另一缺陷是它的输液时间长达 3h , 且 Cr EL 可 溶解输液器中的二乙烯己基邻苯二甲酸盐 , 带来 严重的毒性反应 , 需要特殊的输液器具。此外 , C r EL 还会形成大的胶束 , 隔离药物 , 使 一部分药物不能进入肿瘤细胞而降低了疗效 , 导 致非 线 性 动 力 学 并 且 产 生 非 结 合 的 药 物 组 分 45, 50。这种包埋药 物的机制可以由即 使升高 紫杉醇的剂量 , 仍不能提高反应速率、 存活率及生 命质量这 种现象得到很好 解释。在联合 给药时 (比如 蒽 环 类 抗

43、生 素 , 药 物 包 埋 现 象 也 会 发 生 51。总之 , C r EL 载体 的毒性及技术局 限性阻 碍了对 Taxol Ó给药剂量进一步优化。为了解决这些问题 , 专家们研究了多种剂型 和给药系统以实现紫杉 醇更加安全和方 便的给 药 51-53, 包括 脂质 体 (LEP -ETU, N eoPhar m , 前 药 (Xyotax Ó, C ell Therapeutics, 多 聚 体 -胶 束 (Genexo-l P M Ó, Sa m yang 及 N anoxel Ó, Dabur Phar -m a, 紫杉醇维生素 E 乳剂 (

44、Tocoso l Ó, Sonus Phar -m aceutica ls 及 紫 杉 醇 多 聚 物 微 球 (Pacli m er Ó, Gu ilford Phar m aceutica ls 。然而这些剂型 都没有 成功获得 FDA 的许可。 Xyotax Ó在非小细胞肺癌 及 Tocoso l Ó在治疗转移性乳腺癌治疗中 Ó期临床 没有达到研究终点的结果加剧了紫杉醇新剂型研 发的挑战。513紫杉醇白蛋白纳米粒 (Abraxane Ó 简介 Abraxane Ó是平均粒径约为 130n m 的注射用 白蛋白 结 合

45、型 紫 杉 醇 , 其 基 本 组 成 为 每 瓶 含 100m g 紫 杉醇和约 900mg 的 人血白蛋白 , 不含 C r EL , 减轻了超 敏反应的风险 , 避免了预 治疗和 特殊输液器具的使用 , 注射时间缩短到 30m i n , 给 药方便 , 从而减轻生命健康系统的负担。Abraxane Ó中紫杉醇与白蛋 白的结合不是共 价结合而是疏水相互作用 , 以非晶态、 无定型状态 存在。体外和体内的药物释放研究表明 , 经静脉 注射进入体循环后 , 紫杉醇纳米粒很快分解成更 小的白蛋白 -紫杉醇复合物 , 其粒径与血液中的 内源性白蛋白分子粒径相等 2。因此 , 白蛋白 -

46、紫杉醇复合物可以有效利用天然白蛋白通路 , 包 括 gp60及小窝介导的跨细胞作用并增加肿瘤内 部的聚集 , 通过相应的 SPARC 蛋白实现药物靶向 并进入肿瘤细胞 54。514临床前试验结果Desa i 等 55对 Abraxane Ó进行了临床前研究 , 结果显示与传统剂型 Taxo l Ó相比 , Abraxane Ó的抗 肿瘤活性、 肿瘤内部紫杉醇浓度及内皮细胞转运 量均显著提高。51411抗肿瘤活性研究小组在 5种肿瘤模型 (肺、 乳腺、 卵 巢、 前列腺、 结肠 中考察了 Abraxane Ó及 Taxol Ó的各 项抗肿瘤指标

47、, 如肿瘤平均复发时间、 生还小鼠比 例、 肿瘤体积倍增时间及肿瘤体积等。结果显示 , Abraxane Ó的半数 致死量 (LD 50 和最大耐受剂量 (maxm i al to lerance dose , MTD 均显著高于 Taxol Ó(二者的 LD 50分别为 47和 30mg #kg -1#d -1, MTD 分 别为 3010和 1314mg #kg -1#d -1 。 2种紫杉醇制剂的 抗肿瘤活性的敏感性顺序相同 (肺 >乳腺 U 卵巢 >前列腺 >结肠 , 但是 Abraxane Ó比 Taxol Ó显示 了更强的抗

48、肿瘤活性 , 且 2者治疗的差异性在乳 腺癌和卵巢癌中最明显 , 在各项抗肿瘤指标评估 中 , Abraxane Ó均优于 T axo l Ó。51412肿瘤内部紫杉醇聚集量研究小组对紫杉醇进行放射性标记 , 研究两 种剂型的肿瘤内部药物浓度。结果显示 , 等剂量 (20m g #kg -1#d -1 时 , Abrax ane Ó的肿瘤内部紫杉 醇聚集量比 Taxo l Ó高 33%, 吸收 常数 是后者 的 313倍。说明 白蛋白 载体通 过 H SA-gp60-C aveo -lae -SPARC 内源通路增强了 Abraxane Ó向

49、肿瘤内 部的聚集。51413体外结合与转运研究为了进一步解释这种现象 , 研究小组检测了 紫杉醇与内皮细胞的结合情况。结果在给予相同 剂量后 , 与 Taxo l Ó相比 , Abraxane Ó的紫杉醇内皮 结合量增加了 919倍 , 紫杉醇通过内皮细胞单分 子层的跨膜转运量 (渗透率 增加了 412倍。且 Abraxan Ó的内皮细胞跨膜转运作用可被小窝介导 的胞转作用抑制 剂甲基 -B -环糊精完全抑 制。 而 C r EL 以剂量依赖的方式抑制紫杉醇与内皮细 胞及白蛋白的结合 , 在质量浓度为 1g #L -1时 , 达 到完全抑制 , 且此浓度 远在相应

50、的 Cr EL 临床使 用浓度 以 下。由 此 说 明 了 Taxo l Ó中 由 于 存 在 C r EL , 不能利用 gp60介导的跨细胞作用 , 致使肿 瘤内部紫杉醇聚集量极低。515临床试验结果51511I 期临床实验结果2002年 5月 , 乳腺医 学肿瘤 学研 发中心 和 M. D . Anderson 癌 症 中心 等 协 同 完成 了 Abrax -ane Ó的 Ñ期临床试验 56, 共 19例实体瘤患者接 受治疗 , 且全部 患者在 A braxane Ó给药 前均未接 受类固醇激素及抗组胺药的预治疗。 Abraxane Ó

51、剂量范围为 135373m g #m -2, 静脉滴注 30m i n , 每 3周用药 1次。结果发现 , 在给药过程中和用 药当天均未出现明显的过敏反应。剂量限制性毒 性主要为骨髓抑制、 外周感觉神经毒性、 黏膜炎。 绝大部分毒性反应均为 Ñ度或 Ò度 , 以最大剂 量 (375m g #m -2 给 药时 , 2名患 者发 生 Ó度浅 表 角膜炎 , 但症 状均 在短 时间 内恢复 正常。药 物 的血液学毒性轻微 , 均为 Ñ度或 Ò度 , 且在血 中 不 蓄 积。 Abraxane Ó的 最 大 耐 受 量 (MTD 为 30

52、0m g #m -2, 比 Taxo l Ó(175m g #m -2 高 约 50%。2003年 11月 , 我国 中山大学肿瘤防 治中心 也开展了 Abraxane Ó的 Ñ期临床试验 57, 重点评 价了该药物的临床耐受性。共 22例患者接受了 至少 1个疗程的治疗 , 结果显示患者能较好的耐 受 Abraxane Ó的 治疗 , 整个过程中未发 生严重过 敏反应 , 与之前美国开展的 Ñ期临床试验结果基 本相符 , Ò期临床推荐剂量为 260m g #m -2, 静脉 滴注 30m i n , 每 3周一疗程。Abraxane

53、 Ó毒性的减小和最大耐受量的增加 , 初步显示了其在肿瘤治疗中的优势。51512Ò期临床实验结果Ò期临床试验于 2005年 9月在美国 M. D. Anderson 肿瘤中心及 Lutheran Genera l 肿 瘤中心 完成 58, 目的是评估 Abraxane Ó在转移性乳腺癌 治疗中的疗效和毒性。共 63名患者接受治疗 , 其 中 39名患者为一线治 疗 , 47名 患者接受过前期 化疗。在未接受抗过敏药预治疗的情况下 , 给予 患者 Abraxane Ó剂量为 300m g #m -2的 30m i n 静 脉滴注 , 每 3周给药

54、一次。结果显示 , Abraxane Ó的 总 临 床 缓 解 率 为 48%, 而 对 于 Taxol Ó, 以 250m g #m -2剂量 , 静脉注射 3h 时 , 临床缓解率为 21%24%; 注射 24h 时 , 临床缓解率为 54% 62%。 Abraxane Ó的一线和一线以上 (二线药物 临床有 效率 (完全或 部分 有 效 分 别为 64%和 21%。中位肿瘤进展时间为 2616周 , 中位存活期 为 6316周。尽管患者治疗前没有进行抗过敏药 物预治疗 , A braxane Ó组未发生严重的超敏反应。 与 Taxo l Ó

55、;高剂量相比 , Abraxane Ó毒性 反应显 著 降低 , 主要 表现为 紫杉 醇类药 物本 身的 典型 毒 性 , 其中 Ô度中性粒细胞减少症为 24%, Ó度外 周感觉神经病变为 11%, Ô度 中性粒 细胞减 少 性发热为 5%。常规眼 科检查 显示没 有严重 的 眼病 (如浅 表角膜炎 发生 , 提示在 Ñ期临床 中 出现的毒性反 应为偶然发生 , 或者仅 在 MTD 时发生。Ò期 临 床 试 验 初 步 证明 , 与 T axo l Ó相 比 , Abraxane Ó可以在不使用抗过敏药物预治疗的情

56、 况下 , 实现更高剂量给药 , 抗肿瘤活性增强且安全 性增加。对于晚期乳腺癌患者 , 不论既往是否接 受过化疗 , 均显示较好的疗效。51513Ó期临床实验结果2005年 11月 , 美国西 北大学和杜克 大学等 多家单位 协作 完 成了 Abraxane Ó的 Ó期 临床 试 验 59, 将 Abraxane Ó与 Taxo l Ó对于晚期乳腺癌的 疗效和安全性进行了比较研究。共选择 454名转 移性乳腺癌女性患者 , 随机分组 , 其中 Abraxane Ó组 229人 , 以 260mg #m -2剂量静脉滴注 , 给药时 间

57、为 30m i n ; Taxo l Ó组 225人 , 以 175m g #m -2剂量 静脉滴注 , 给药时间为 3h , Abraxane Ó组不接受预 处理治疗。结果显示 , Abraxane Ó组比 Taxol Ó组临 床缓解率显著提高 (分别为 33%、 19%, 中位肿 瘤进展时间更长 (分别为 23周、 1619周 。尽管 没有 抗 过 敏 药 物 预 先 治 疗 且 注 射 时 间 缩 短 , Abraxane Ó组没有发生超敏反应。而且在比 Tax -ol Ó组的给药剂量高 49%的情况下 , Abraxane &

58、#211;组 的 Ô度中性粒细胞减少症概率降低 (两组分别为 9%、 22%; Ô度中性粒细胞减少性发热极少 (< 2%, 2组数据无统计学差别。 Abraxane Ó组的 Ó度外 周 感觉 神 经 病 变 概 率 较 高 (两 组 分 别 为 10%、 2%, 但是 这种病变可通过 降低剂量 或停 止给药使其很快 减轻为 Ò度 或 Ñ度而得 到控制 (平均 22d 。Ó期临床 试验证 明 , A braxane Ó与 Taxo l Ó相 比 , 治疗指数更高 , 无需使用抗过敏药物预治疗即 可实现

59、短 时间安 全给 药 , Abraxane Ó不 含有 毒溶 媒 , 用药剂量大为增加 , 可在短滴注时间内实现更 强的抗肿瘤作用 , 更适于转移性乳腺癌的治疗。6N ab T M -技术未来的发展方向 目前 , Abrax ane Ó正在进行转移性乳腺癌一线 治疗中的单独应用或与其他抗癌药物如吉西他滨 (ge m citab i n e 、 卡培他滨 (capecitabine 的联合应 用研究 , Ò期临床试验取得了较好的效果 60-61。 另外 , Abraxane Ó在非小细胞肺癌的 Ò期临床研究 中 , 效果显著 62, 在卵巢癌 6

60、3的治疗中 , 也取得 了很好的疗效。 Abrax is B ioScience Inc 1以 nab T M -技术正 在开发 的产 品有 ABI -008、 ABI -009、 ABI -010、 AB I -011与 AB I -013, 其中 AB I -008、 AB I -009 分别进入 Ò期与 Ñ期临床试验。AB I -008为 nab -多西紫杉醇 (nab -docetaxel, 其平均粒径为 130nm , 不含吐温 80与乙醇 , 避免 了基于溶剂增溶的多西 紫杉醇传统剂型 泰素帝 (Taxotere Ó 的毒性 , 过敏反应、 骨髓抑制 作用和 液体潴留现象显著降低。临床前研究结果显示 , nab -多西紫杉醇在 HCT-116(结肠 及 PC -3(前列 腺 肿瘤模型中 ,