伊立替康新型载药系统的研究进展

隋继英，高丛，窦明金

(山东省医学科学院附属医院，山东 济南 250031)

伊立替康(Irinotecan，CPT-11)为半合成水溶性喜树碱衍生物，1981年首先由日本学者合成，分子式为C33H38N4O6。近年来临床研究显示CPT-11可对氟尿嘧啶耐药的转移性大肠癌及其它一些晚期肿瘤有效，如胃癌、肺癌、胰腺癌、宫颈癌、卵巢癌等。CPT-11为前体药，需要在肝脏内通过羧酸酯酶转化成具有活性的代谢物7-乙基-10-羟基喜树碱(SN-38)。SN-38的作用机制为抑制人体细胞DNA复制所必需的拓扑异构酶I，诱导DNA发生单链损伤、阻断DNA复制而产生细胞毒性。CPT-11中存在可变的羟基-内酯环，其转化具有pH依赖的特性。在偏酸性条件下，尤其是在pH<5的环境中可完全以内酯环形式存在，从而发挥抗肿瘤的活性[1-2]；而在中性和碱性环境中，内酯环转变为羧基型，失去对拓扑异构酶I的抑制作用。因此，如何使CPT-11在作用部位以内酯环结构稳定存在是CPT-11发挥抗肿瘤活性的关键。

当前市售CPT-11注射液(如开普拓、艾力等)经静脉途径进入人体后，在接近中性的生理pH值下主要转化为羧酸盐形式，抗肿瘤活性受到影响，且产生严重的毒副作用，主要表现为剂量限制毒性、骨髓抑制和迟发型腹泻等[3-4]。同时CPT-11本身也存在水溶性较差、生物半衰期较短、生物相容性差等不足[5]。将CPT-11传统注射液改制成新的剂型，如脂质体、纳米粒、微球等，可通过载体发挥缓释效果，增加药物在人体内的循环时间，保护其活性内酯结构，提高药物抗肿瘤的作用效率，降低其毒副反应，对进一步提高患者用药的依从性、安全性和有效性有重要意义。因此，本文主要介绍CPT-11在纳米粒、脂质体和微球等新型载药系统的研究进展。

1 脂质体

脂质体是一种由天然脂质分子如磷脂、胆固醇组成，并将药物包封在内的磷脂双分子结构，粒径在1 nm～10 μm 之间。当前脂质体作为药物载体具有诸多优点，如靶向性、缓释性、低毒性、高细胞亲和性等。按照结构及粒子大小可分为多层脂质体(MLV)、小单层脂质体(SUV)、大单层脂质体(LUV)；MLV粒径约 1～5 μm，LUV粒径约0.1～1 μm，SUV粒径则约为1～100 nm。其中，水溶性药物可包裹于脂质体内部水相环境中，而脂溶性药物可分散于外部脂质双分子层中。脂质体进入体内后绝大部分会被单核-巨噬细胞吞噬，因此药物会在肝、脾、肺和骨髓等组织器官中蓄积，可以实现在蓄积器官及组织中的靶向释药。脂质体的发展历经了三代，第一代为普通脂质体(LiP)，单纯由磷脂和胆固醇组成，具有被动靶向性。LiP虽然能减少药物毒性，但同时亦有可能使药物失去活性，严重影响药物作用；第二代为长循环脂质体(LP)，是指在脂质体材料中加入一定比例的糖脂，或者在磷脂分子上连接聚乙二醇等含有多羟基类的物质，使LiP不易吸附在血浆蛋白及在单核-巨噬细胞丰富的肝、脾等器官上，以免被机体快速清除。第三代脂质体是指主动靶向性脂质体，通过在脂质双层膜上载上能识别靶器官的特定材料，使药物到达特定靶区[6]。

将CPT-11制备成脂质体，能够有效防止平衡向羧酸盐移动，增加内酯结构的比例从而提高药效[7]。CPT-11是弱碱性药物，适合主动载药法制备，所以目前制备盐酸CPT-11脂质体的方法中较为常用的是硫酸铵梯度法[8-9]。研究者在脂质体表面进行主动靶向的修饰，如叶酸、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇等，以提高其对靶组织的靶向性，延长药物在体内的循环时间。Zhang等[10-11]通过硫酸铵梯度法制备经叶酸修饰的CPT-11脂质体(F-CPT-11-Lips)，其平均粒径为(197.8±4.58)nm，包封率达91.39%±2.34%。由于肿瘤细胞表面的叶酸受体较多，静脉滴注F-CPT-11-Lips后，肿瘤组织中CPT-11和SN-38的浓度显著高于CPT-11普通脂质体组和CPT-11溶液组，且两组脂质体在肝脏和直肠的吸收都明显高于CPT-11溶液组。同时，与CPT-11普通脂质体组和溶液组相比，F-CPT-11-Lips显示出了更好的抗肿瘤活性，且对小鼠体重没有明显影响，表明了其高效低毒的作用特点。

为了使载体能够逃逸单核巨噬细胞系统的识别与吞噬，延长药物在体内的循环时间，保护药物的有效活性结构，Hu等[12]制备了表面通共价连接PEG的脂质体(PEG-CPT-11-Lips) ， 经注射后释放的CPT-11及其代谢物的浓度，在小鼠、大鼠和狗体内血浆、肝、肾、脾和肿瘤组织中都有明显的增加。与溶液组CPT-11相比，注射PEG-CPT-11-Lips后荷瘤小鼠肿瘤内的CPT-11和SN-38的药物浓度分别提高了9.0和3.9倍，血浆中CPT-11和SN-38的平均驻留时间(MRT)分别延了长4.4倍和4.7倍。表明PEG-CPT-11-Lips能有效保护CPT-11的内酯环结构，延长药物的作用时间，提高药物的抗肿瘤效果[13]。

2 纳米粒

纳米粒(NP)是大小在10～1 000 nm之间的固态胶体颗粒，一般由天然高分子物质或者合成高分子物质构成，作为传递或输送药物的载体，具有良好的生物相容性和安全性[14]。药物可包埋或溶解在纳米粒的内部，也可吸附或耦合在载体表面。载药纳米粒可通过胞饮或吞噬作用进入细胞，减弱细胞膜上的外排泵对药物的外排作用[15-18]，可因实体瘤的提高渗透和滞留(EPR)效应经静脉给药后优先在肿瘤部位累积，达到增强抗肿瘤效果的目的[19-20]。目前，纳米粒已广泛应用于制备抗肿瘤药物的新型载药系统。

杨付英等[21-22]通过葡聚糖硫酸钠与盐酸CPT-11形成反离子聚合物制备的盐酸CPT-11纳米粒(CPT-11-NP)，其形态呈球形,粒径为(193.5±2.5)nm，包封率为98.00%±0.01%。在体外释放试验中，药物溶液在2 h可累计释放75.76%，而CPT-11-NP在24 h时的累积释放率为62.09%，表明CPT-11-NP在体外具有一定的缓释性。与CPT-11溶液相比，CPT-11-NP组SN-38的半衰期由2.28 h延长3.95 h，延长了药物在体内的循环时间。小鼠体内组织分布研究表明，随着时间延长，SN-38在血液、小肠、结肠和肺中的药物浓度显著增加，而在肾脏中的药物浓度随着时间的延长反而有所减少。因此该剂型可显著延长CPT-11和SN-38的体内循环时间，增加靶组织药物分布浓度，在提高抗肿瘤疗效的同时降低对其他正常器官的毒副作用。

聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)是乳酸和羟基乙酸聚合得到的聚合物，两者比例不同时，得到的PLGA性能不同。 PLGA进入人体内在酯键断裂降解后，乳酸和一部分羟基乙酸通过三羧酸循环途径以水和二氧化碳形式排出体外；另一部分羟基乙酸以原型通过肾脏排出。PLGA无毒、无刺激性，且生物相容性好，已于1995年通过美国FDA认证。PLGA纳米粒载体可用于保护溶解性低和稳定性差的抗癌药物，且具有体积小，易通过毛细血管内皮细胞，躲避细胞内化等优点。目前PLGA纳米粒已作为抗肿瘤药物的载体用于化疗中[23]。Onishi等[24]以PLA和PLGA作为载体材料，通过共沉淀法制备载CPT-11-NP，得到的NP载药量为4.5%，平均粒径在118 nm左右。大鼠静脉给药后，与CPT-11溶液组相比，NP组药时曲线下面积(AUC)值由(2.12±0.35)μg·mL-1·min提高至(3.16±0.51)μg·mL-1·min，MRT从(2.03±0.34) h提高至(11.92±1.81)h。与CPT-11溶液组相比，AUC提高了1.5倍同时MRT提高了5.87倍，说明CPT-11-NP在体内的循环时间延长，CPT-11在制备成CPT-11-NP后，体内药物浓度被提高的同时延长了药物在体内的循环时间，有效保护了CPT-11内酯结构，抗肿瘤效果明显提高。可见以PLGA或PLA制备的纳米粒可增加CPT-11在体内的有效浓度，延长体内的循环时间。

3 微球

微球是一种将药物溶解或者分散在高分子聚合物的基质中而形成的球状实体，粒径范围在1～250 μm之间[25]。微球还能够使药物分散，增加药物的溶解；同时药物溶出需要通过高分子材料，因此微球亦可作为缓释药物的载体。将CPT-11以内酯形式包裹于微球内，能最大限度地保持其抗肿瘤的活性，降低毒副作用，提高抗肿瘤效果[26]。严瑾[27]将CPT-11制备成牛血清白蛋白(BSA)微球[28-29]，平均粒径约为62 μm，且呈正态分布，微球表面平整、结构紧密，包封率58.66%，载药量9.78%。体外细胞试验结果示载CPT-11的BSA微球对肝癌细胞增殖的抑制率与药物浓度(12.5～200 μg·mL-1)呈正相关。细胞毒性试验中，在相同的药物浓度(200 μg·mL-1)下，由于微球的缓释作用，载药微球组的细胞存活率为42.10%，单纯药物组为37.78%(P<0.05)。表明CPT-11-BSA微球在保证对肿瘤的抑制效果的同时有望降低毒副作用。

制备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、明胶、壳聚糖等，人工合成的聚合物则常用聚乳酸、PLGA等。由于采用传统的制备方法(如乳化溶剂挥发法、复乳法等)或传统的载体材料(如明胶、淀粉、壳聚糖和海藻酸钠等)所得到的药物微球在体内的半衰期较短，需频繁注射给药，而采用缓控释技术可减少给药次数，减轻药物不良反应，因此当前以长效微球制剂的研发最受关注。长效微球注射制剂的优点主要体现在：剂型因素使药物释放行为受生理因素影响减小；对大分子药物的结构与稳定性起到较好的保护作用；具有靶向性，可降低给药剂量，减少不良反应发生[30]。长效微球注射制剂目前主要采用新的制备方法，如有学者提出采用球包球复合微球，即制备壳核模型的载蛋白微球，可减少在制备过程中药物的活性损失；或采用新的载体材料，如使用嵌段共聚物，可集中两种或多种高分子材料的优越性能，较大程度地改善药物的包载和释放性能。

4 展望

CPT-11是对晚期大肠癌进行一线和二线治疗的特效药。但是体内不稳定的化学结构往往会降低其治疗癌症的效果，同时增加对其他器官的毒副作用。新型载药系统依靠载体的缓控释作用，延长活性结构在生物体内的循环时间，提高对肿瘤细胞的抑制及杀伤作用，降低用药频次及剂量，减少毒副作用的发生。近年来的相关报道显示，对CPT-11的研究重点聚集在保护其有效活性结构、提高药物的抗肿瘤作用以及降低其毒副作用的方向。目前市场上常见CPT-11仅为传统注射剂一种剂型，长期大剂量应用，患者难以耐受，依从性差。因此，发展具有药物靶向和缓控释特点的新型给药系统成为CPT-11近些年研究的重点。例如，利用纳米粒技术，设计研制CPT-11的缓控释中空栓剂，既可避免胃肠道反应和肝脏首过效应，又可为患者提供一个方便安全的用药途径。同时，联合多种手段提高CPT-11对器官的靶向性也将受到研究者越来越多的关注。例如，使用负载CPT-11的载药微球(DEBIRI)进行经肝动脉栓塞的化疗治疗肿瘤，理论上能够在肿瘤微循环内实现药物的缓慢释放，进一步提高CPT-11的治疗效果。