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紫杉醇纳米制剂抗乳腺癌作用的研究进展

更新时间:2025年06月28日阅读:69次 下载:10次 下载 手机版

作者: 方愉娜 李鑫

作者单位: 哈尔滨商业大学药学院(哈尔滨 150076)

关键词: 紫杉醇 乳腺癌 纳米制剂 生物利用度

DOI: 10.12173/j.issn.2097-4922.202502039

基金项目: 黑龙江省重点研发计划指导类项目(GZ20210092)

引用格式: 方愉娜,李 鑫. 紫杉醇纳米制剂抗乳腺癌作用的研究进展[J]. 药学前沿, 2025, 29(6): 1043-1048. DOI: 10.12173/j.issn.2097-4922.202502039.

FANG Yuna, LI Xin. Research progress on the anti-breast cancer effects of paclitaxel nanoparticlese[J]. Yaoxue QianYan Zazhi, 2025, 29(6): 1043-1048. DOI: 10.12173/j.issn.2097-4922.202502039.[Article in Chinese]

摘要| Abstract

乳腺癌是威胁全球女性健康最常见的恶性肿瘤之一。紫杉醇(PTX)是从太平洋红豆杉树皮中提取的天然二萜类化合物,是治疗乳腺癌最有效的抗癌药物之一。然而,PTX因其水溶性差、生物利用度低等问题,在癌症治疗中的应用受到了极大限制。纳米给药系统的出现可以改善PTX的溶解性、提高生物利用度、减少药物代谢,具有良好的应用前景。本文综述了PTX纳米制剂在抗乳腺癌中的研究进展,为PTX纳米给药系统的进一步研究和发展提供参考。

全文| Full-text

乳腺癌是威胁女性健康的第一大恶行肿瘤。最新全球癌症数据统计,2020年有226万例乳腺癌病例,近685 000名女性乳腺癌患者死亡[1]。乳腺癌综合治疗方式包括手术、化疗、放疗、天然药物治疗等[2]。其中,天然药物具有良好的抗肿瘤活性,并且相较于化疗药物毒性较低,在乳腺癌治疗方面起着至关重要的作用[3]。

紫杉醇(paclitaxel,PTX)是从太平洋红豆杉树皮中提取的天然二萜类化合物,是美国食品药品监督管理局批准用于癌症治疗的第一个天然存在的植物衍生药物[4]。PTX通过与β-微管蛋白的特异性相互作用来介导其抗癌作用,刺激细胞周期停滞并触发各种细胞死亡途径,在乳腺癌治疗中有着良好的疗效[5]。然而,由于PTX溶解度有限、稀释后重结晶、血液清除率高、非特异性分布和共溶剂诱导的毒性,导致其生物利用度降低(PTX的生物利用度低于1%),在癌症治疗中的应用受到了限制[6-7]。

传统的PTX制剂包括PTX注射液、PTX胶囊等。PTX注射液以聚氧乙烯蓖麻油作为助溶剂,能够解决PTX溶解度低的问题,但聚氧乙烯蓖麻油会引起过敏反应、神经毒性等不良反应,导致PTX注射液的抗乳腺癌效果不佳[8]。PTX胶囊可以促进PTX的口服吸收,提高其生物利用度,但存在中性粒细胞减少和神经突变等较严重的不良反应[9]。

纳米给药系统的出现克服了传统制剂存在的问题。纳米给药系统可以改善PTX的溶解性、减少药物代谢、提高PTX生物利用度、突破肿瘤细胞膜屏障、减少不良反应、提高抗肿瘤疗效[10-11]。本文对PTX不同类型的纳米制剂进行综述,总结了近5年关于PTX纳米制剂抗乳腺癌作用的研究进展。

1 PTX纳米制剂

1.1 PTX-脂质体

相较于普通制剂,脂质体(liposome,LPS)的抗乳腺癌效果更显著,其与细胞膜具有很高的亲和力,并且可选择性将PTX输送到病变部位,增强其对乳腺癌细胞的抑制作用[12]。

Nijhawan等[13]制备了负载PTX的聚乙二醇化pH敏感的-LPS(PTX-PEG-SpH LPS),粒径为185.46 nm,较小的粒径通常有利于增强细胞摄取和组织渗透。定量细胞摄取研究表明,PTX溶液、PTX-LPS和PTX-PEG-SpH LPS获得的荧光单位分别为7 832.36±742.88、23 894.78±1 257.91和57 364.46±1 347.11,与游离PTX相比,通过LPS递送可以显著提高药物的摄取,加入mPEG-PCL通过减少网状内皮系统的识别和清除来延长其在血液中的循环时间,增强了其摄取能力。体外细胞毒性研究结果显示,PTX-PEG-SpH LPS组的半抑制浓度(half maximal inhibitory concentration,IC50)值为3.59 μmol/ L,游离PTX组的IC50值为13.1 μmol/L,表明PTX-PEG-SpH LPS对MCF-7细胞的抑制作用更强。

Chen等[14]采用薄膜分散法制备5-氟尿嘧啶和PTX共载KLA修饰LPS(KLA-5-FU/PTX LPS),平均粒径为130.56 nm,ζ电位为-16.83 mV,负电位可以减少非特异性结合、延长循环时间、具有更好的稳定性。用KLA-C6 LPS处理的细胞中观察到更强的黄色荧光,表明KLA-5-FU/PTX LPS靶向性强,对MDA-MB-231细胞中线粒体具有亲和力。体内抗肿瘤实验中,KLA-5-FU/PTX LPS成功抑制了81%的肿瘤生长(5-FU/PTX仅为34.69%,5-FU/PTX LPS仅为61.8%),表明KLA-5-FU/PTX LPS对MDA-MB-453细胞有显著抑制作用。体内毒性结果显示,无肿瘤小鼠在给药期间体重未减轻,并且在心脏、肝脏、脾脏、肺或肾脏中未观察到明显的异常或器官损伤,表明该LPS毒性较低,安全性高。

1.2 PTX-聚合物胶束

与普通制剂相比,聚合物胶束(polymeric micelles,PMs)的溶血性更低,因此用药安全性和稳定性更高。此外,PMs可以通过联合治疗,将PTX与其他抗乳腺癌药物一同负载,减少达到有效抗癌作用所需的药物剂量,并且增强联合用药的抗癌效果。

Zhang等[15]设计了一种共负载雷公藤甲素和PTX的pH响应性PMs(TPL/PTX-PMs)。根据体外细胞毒性结果可知,仅5 μg/mL的TPL/PTX-PMs即可以将乳腺癌细胞MDA-MB-231的活力降低至20%以下,表明TPL/PTX-PMs的抗癌活性虽然是剂量依赖性的,但在低剂量下就具有很强的抗癌作用;并且在相同剂量下,TPL/PTX-PMs的细胞毒性约为游离PTX的8倍、游离TPL/PTX的2倍。

Wang等[16]采用薄膜分散法制备了共载鱼藤素和PTX的聚乙二醇-聚己内酯(PEG-PCL)聚合物胶束(DGL-PTX/PEG-PCL)。在试验浓度(100~800 ppm)下,该PMs中无明显的溶血,即使在800 mg/L的浓度下暴露3  h,也仅发生了约4%的溶血,溶血性几乎不计。根据流式细胞术和Western blotting结果可知,DGL-PTX/PEG-PCL相较于游离DGL+PTX对乳腺癌细胞MDA-MB-231和MDA-MB-468的抑制作用更强,DGL-PTX/PEG-PCL的细胞凋亡率为35%、28%,DGL+PTX的细胞凋亡率为12%、10%。

1.3 PTX-包合物

由于疏水性中心腔和亲水性外表面,羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)可以作为宿主与疏水性客体PTX相互作用,增强PTX的溶解度[17]。且与环糊精形成包合物后,可减少PTX与生物膜直接接触的刺激,并通过最小化有效剂量来降低PTX的毒性,增强其抗乳腺癌作用[18]。

Li等[19]制备了基于壳聚糖和叶酸接枝的HP-β-CD(FA-CS-CD)和硬脂酸修饰的2-苯并咪唑胺醇(BM-SA)之间的主客体识别的包合物,靶向递送PTX。平均粒径为146 nm,ζ电位为+15.4 mV,正电位有利于与肿瘤细胞表面带负电的成分结合,通过静电吸引作用促进细胞摄取。体外抗肿瘤实验结果显示,FA-CS-CD/BM-SA包合物组的乳腺癌小鼠的肿瘤体积远小于游离PTX组,且FA-CS-CD/BM-SA组的小鼠体重没有减轻,并且在相同浓度下,PTX-负载包合物的溶血度比PTX低(最大值为4.3%),表明该PTX包合物具有显著的抗乳腺癌作用并且全身毒性较低。PTX包合物的卓越抗肿瘤效果可归因于其通过高渗透长滞留效应和叶酸受体介导的内吞作用在肿瘤内靶向蓄积。

1.4 PTX-纳米结构脂质载体

静电相互作用可增强纳米结构脂质载体(nanostructured lipid carrier,NLC)与细胞膜的结合,从而提高细胞对NLC的内吞作用,使得PTX更容易被乳腺癌细胞摄取,增强其肿瘤靶向性和肿瘤抑制作用。

Kim等[20]用壳聚糖包被负载PTX的NLC,然后与小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)偶联。P-NLC-Chi-siRNA的包封率为99.96%,高包封率表明载体对PTX的包裹能力强,PTX在载体内部的稳定性好,药物损失少。在乳腺癌小鼠模型中,用细胞膜荧光探测红外(DiR)荧光染料检测NLC制剂在体内的分布,游离DiR主要聚集在肝脏、脾脏和肺中,DiR-NLC-Chi-siRNA主要聚集在肝脏和MCF-7肿瘤组织中,说明DiR-NLC-Chi-siRNA实现了肿瘤靶向作用。注射P-NLC-Chi-siRNA后,MCF-7肿瘤大小相较于对照组缩小了13.86倍,并且组织病理学检查显示P-NLC-Chi-siRNA具有显著的诱导乳腺癌细胞凋亡的能力。

1.5 PTX-超分子水凝胶

与普通制剂和其他纳米制剂相比,超分子水凝胶具有纳米纤维结构,具有良好的稳定性和高粘弹性,负载PTX后,更容易被乳腺癌细胞内化,表现出更好的抑制作用[21]。

Zhao等[22]通过自组装制备了共载PTX和米非司酮的纳米水凝胶(PM-nano)。流变测试结果显示,PM-nano的储能模量值和损耗模量值表现出较弱的频率依赖性和应变依赖性,表明该纳米水凝胶具有良好的稳定性和高粘弹性。药代动力学结果显示,游离PTX和游离米非司酮的血液循环半衰期分别为(3.21±0.38)、(5.83±0.97) h,封装到水凝胶中后,负载的PTX [(半衰期=(9.89±1.12)h]和米非司酮[(半衰期=9.06±0.89)h]在血液中的保留时间显着延长,表明PM-nano的血液循环能力增强。通过细胞侵袭试验评估抗侵袭效果,PM-nano组从上腔室穿过膜到下腔室的细胞数量是所有组中最少的,表明PM-nano对乳腺癌细胞的侵袭具有最强的抑制作用。

1.6 PTX-仿生纳米载体

仿生纳米技术,可利用细胞膜的免疫逃逸特性,实现药物的长效循环以及更强的肿瘤靶向性;或是利用某些仿生纳米载体的结构特性、生物活性等实现仿生修饰,从而增强药物的抗肿瘤效果。

Tavakoli等[24]开发了一种仿生纳米递送系统,利用血小板膜(platelet membrane,PM)的免疫逃逸特性,制备了PM包被的负载PTX的SPION。流式细胞术结果显示SPION/PTX/PM的细胞摄取增强,平均荧光强度为142,SPION/PTX的平均荧光强度仅为46。MTT结果显示,SPION/PTX/PM与游离PTX相比,SPION/PTX/PM的细胞毒性更低,治疗48 h后IC50值为5 μg/mL。组织病理学染色显示,SPION/PTX/PM治疗组表现出最高的肿瘤生长抑制率,达到近92.14%。PM表面蛋白赋予的靶向能力,促进了药物进入 MCF-7细胞,与肿瘤细胞的相互作用。

Shen等[25]利用现代仿生纳米递药技术,用富含糖基部分的人参皂苷Rg3代替LPS中的胆固醇作为LPS的膜材料(人参皂苷的疏水核心可以嵌入LPS膜内,暴露LPS表面的亲水性糖基部分,从而允许仿生修饰),研究开发了负载PTX的糖基化人参皂苷仿生LPS药物递送系统(PTX-Rg3- lipo)。体内抗肿瘤结果显示,MDA-MB-231肿瘤大小相较于PTX-lipo缩小了2倍左右,相较于Rg3-lipo缩小了3倍左右。机制研究显示,Rg3-lipo抑制糖酵解并下调转录因子c-Maf和Mafb,克服了MDSC介导的免疫抑制微环境,增强了PTX-Rg3-lipo的抗肿瘤作用。

1.7 PTX-金属有机框架

金属有机框架(metal-organic framework,MOF)由金属部分和具有自聚集能力的有机接头组成,具有高度的孔隙率,提供可调节的结构和功能、生物相容性、高负载。MOF对pH、GSH敏感,可实现肿瘤微环境触发释药,无需额外引入响应基团。

Hamidian等[26]以PCN-600为载体负载PTX,研究其抗乳腺癌作用。PCN-600是一种介孔 MOF,由卟啉接头和Fe节点单元组成,可提供化学稳定性和适宜的生物相容性。PTX在PCN-600上的负载率为87.3%,这表明PCN-600能够携带有效治疗载荷。PTX-PCN-600在pH=7.4的生理微环境中表现出长达24 h的可控和持续释放。MTT结果显示,PTX 、MOF和PTX负载PCN-600的计算IC50值分别为39.6、489.9  、50 μg/mL,这是由于负载PTX的PCN-600需要更多的时间来释放药物,使得其细胞毒性低于游离PTX。

1.8 PTX-外泌体

外泌体是细胞自然分泌的囊泡,肿瘤细胞衍生的外泌体可参与肿瘤的形成和进展,并调节肿瘤侵袭、转移以及肿瘤细胞耐药性。

Wei等[27]将lncRNA NEAT1包裹进PTX耐药乳腺癌细胞(SKBR-3/PR)来源的外泌体中。伤口愈合和Transwell迁移实验表明,敲低NEAT1可显著抑制SKBR-3/PR细胞的迁移能力(迁移率减少约50%);流式细胞术分析显示,NEAT1基因沉默能阻滞SKBR-3/PR细胞周期于G0/G1期。SKBR-3/PR通过外泌体传递lncRNA NEAT1,诱导敏感细胞产生PTX耐药性并促进迁移,NEAT1作为miR-133b的致癌性海绵,直接靶向CXCL12并抑制乳腺癌细胞中的细胞增殖和迁移以及PTX耐药性。PTX不同纳米制剂之间的优缺点分析以及适用场景见表1。

  • 表格1 PTX纳米制剂的优势、不足以及适用场景对比
    Table 1.Comparison of the advantages, disadvantages, and application scenarios of PTX nanoformulations

2 PTX纳米制剂的临床试验进展

NK105为载有PTX的核壳型PMs纳米制剂。一项对123名乳腺癌患者进行Ⅱ期试验结果表明,NK105组的总PTX和释放PTX的药峰浓度值为22.10、3.095 µg/mL。NK105、PTX组的客观缓解率分别为41.9%、45.9%;NK105、PTX组的中位无进展生存期分别为9.1、7.8个月;NK105、PTX 组的中位总生存期为27.5、32.4个月,NK105组和PTX组在客观缓解率、中位无进展生存期或中位总生存期放射评估方面没有显著差异,二者疗效相似且耐受性良好。NK105组周围感觉神经病变发生率显著低于PTX组(分别为64.5%、82.0%),NK105组周围感觉神经病变发作的中位时间显著长于PTX组(分别为2.6、1.2个月),二者疗效虽相似,但NK105的安全性更高[28]。

Lei等[29]评估了纳米颗粒白蛋白结合型PTX(Nab-P)与常规PTX在乳腺癌女性患者中的疗效和安全性。Nab-P组的客观缓解率比对照组高21%(RR=1.2195%,CI:1.07,1.37,P=0.003);Nab-P组新辅助治疗的病理完全缓解率比对照组高33%(RR=1.339 5%,CI:1.17,1.51,P<0.001);Nab-P治疗组的疾病进展或死亡风险比对照组低11%。此外,Nab-P组与治疗相关的过敏反应较少,较低风险的≥4级中性粒细胞减少症。两组间晚期乳腺癌患者的无进展生存期和总生存期相当,然而,Nab-P产生的副作用比常规PTX少,这表明Nab-P在乳腺癌治疗方面更具有优势。

3 结语

综上所述,PTX纳米给药系统在乳腺癌的治疗中呈现出了显著的疗效。目前出现的纳米载体,如LPS、PMs、外泌体等,在不同程度上都能够改善PTX溶解性差、生物利用度低、毒性高等问题,提高其了抗癌疗效。但近几年关于PTX纳米制剂治疗乳腺癌的临床试验相对较少,主要集中于白蛋白PTX纳米颗粒和PTX-PMs,而其他新型纳米载体(MOFs、外泌体、膜仿生纳米载体等)还处于基础的研究阶段,临床转化进展较慢。

此外,PTX纳米制剂想要广泛应用于肿瘤治疗,实现产业转化,还存在一些尚待解决的问题。第一,一些纳米制剂的制备工艺繁琐复杂、普适性低、成本较高,难以实现大规模生产,可以通过工艺优化提高产量,例如采用微流控技术规模化生产、用喷雾干燥技术替代传统薄膜水化法、吲哚菁绿模板自组装等。第二,需开发新型纳米载体,例如膜仿生纳米载体、碳量子点材料等,进一步提高PTX的载药量、介导持续或受控药物释放等,增强对肿瘤的靶向作用,降低不良反应。第三,由于纳米制剂的粒径较小、表面积大,在制备过程中需要添加较多辅料,可以筛选临界胶束浓度低的表面活性剂(例如槐糖脂、D-α-生育酚聚乙二醇琥珀酸酯等),或是利用功能性辅料(例如靶向修饰分子叶酸-聚赖氨酸复合物、透明质酸-硬脂酸偶联)、刺激响应型辅料(例如pH敏感聚组氨酸)。最后,目前已证实PTX与其他药物共载实现增效作用,可以通过纳米制剂共载其他化疗药物、分子靶向药物制备复合制剂以达到协同治疗的目的,或者通过化学键连接其他药物分子形成无活性前药分子,纳米制剂运载进入肿瘤细胞后分解再形成活性分子,从而发挥抗肿瘤作用。

综上,随着纳米技术的不断发展,对PTX负载与释放特性的不断优化,以及通过纳米共载其他化疗药物实现协同增效,期望PTX纳米制剂能够在乳腺癌的临床治疗中发挥更大的作用。

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