目前,在納米遞藥系統研究中,存在著(zhù)諸如生物相容性差、血液循環(huán)壽命短、主動(dòng)靶向性不足、生物膜屏障透過(guò)率不高等問(wèn)題。尤其在血液循環(huán)中,會(huì )吸附大量非特異性蛋白質(zhì)和生物分子在其表面形成蛋白質(zhì)干擾層,極大地影響了納米載體按照設計預期到達病灶部位并發(fā)揮應有的療效。因此,基于機體循環(huán)系統中各種細胞仿生的新型遞藥系統應運而生,逐漸成為近年來(lái)生命科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其中,血小板及其膜仿生遞藥系統(platelet and platelet membrane biomimetic drug delivery system) 引起了研究者們極大的關(guān)注。血小板作為生物體內的固有成分,可以逃避免疫系統清除,且和血管內皮損傷修復、免疫應答、動(dòng)脈粥樣硬化形成、神經(jīng)退行性變、腫瘤生長(cháng)轉移等生理過(guò)程密不可分。血小板在參與這些機體反應的過(guò)程中,能很好地靶向富集到反應部位。所以,血小板膜仿生遞藥系統在腫瘤靶向、血管內皮損傷修復以及凝血等領(lǐng)域展現出巨大的應用前景。
根據載藥方式與組裝方法,血小板及其膜仿生遞藥系統可以分為 3 類(lèi),即藥物共價(jià)偶聯(lián)在血小板膜上的載體,藥物直接包載于血小板內的載體和血小板膜包覆的納米載體。
①藥物共價(jià)偶聯(lián)在血小板膜上的載體,是以天然血小板為媒介,通過(guò)化學(xué)共價(jià)結合或生物工程手段將藥物偶聯(lián)或表達于血小板膜上的遞送載體。其利用血小板在腫瘤組織、循環(huán)腫瘤細胞(CTC)、損傷血管等部位的靶向結合能力,將藥物遞送至病灶,隨后血小板激活,釋放含藥微粒起到治療作用。
②藥物直接包載于血小板內的載體,是通過(guò)化學(xué)法、電穿孔法、胞吞法、低滲法和脂質(zhì)融合法等手段,將藥物包載于天然血小板內的遞送載體。利用天然血小板的保護,可以提高藥物的穩定性,減少不良反應,增強治療效果。
③血小板膜包覆的納米載體,是通過(guò)靜電吸附作用將血小板膜包覆于納米載體表面,亦可對其膜表面進(jìn)一步修飾的功能性遞送載體。從新鮮血液中提取的血小板,經(jīng)過(guò)分離、純化、凍融或漲破、離心等過(guò)程后,仍能較好地保留血小板膜蛋白,并在包覆于納米載體表面后發(fā)揮其原有的生理特性。該類(lèi)遞藥系統為納米載體提供一層生物偽裝外衣,在提高生物相容性和免疫逃逸能力的同時(shí),還可以利用血小板膜上的游離氨基或者羧基進(jìn)行化學(xué)修飾,賦予該載體系統更加豐富的功能。
血小板膜仿生載體的應用
1、血小板膜仿生納米載體在腫瘤靶向治療中的應用
血小板膜表達的多種蛋白分子 (如選擇素、整合素等)可與腫瘤細胞表面受體結合,因此,血小板膜仿生載體具有腫瘤靶向性,可用于腫瘤靶向治療。
首先,血小板膜仿生納米載體可增強常規化療藥物的療效。如應用血小板膜包被二氧化硅顆粒靶向遞送TRAIL到腫瘤血管殺傷腫瘤細胞。由于保留了血小板膜上與腫瘤細胞靶向相關(guān)的膜蛋白和聚糖的完整組成以及參與宿主細胞自我識別的CD47蛋白,在經(jīng)過(guò)乳腺癌細胞處理的免疫缺陷小鼠模型中,血小板膜包被二氧化硅顆粒載TRAIL不僅能夠靶向腫瘤組織,而且能夠減少吞噬細胞對自身的吞噬作用。將血小板膜包被的載 TRAIL的二氧化硅顆粒植入到腫瘤細胞相關(guān)的肺血管微血栓中,可觀(guān)察到其能顯著(zhù)減少肺轉移。在應用具有血小板膜涂層的硼替佐米納米載體治療骨髓瘤中,將組織型纖溶酶原激活劑通過(guò)生物素-鏈霉親和素的親和力修飾在血小板膜上,并將阿侖膦酸鹽作為靶向配體修飾在血小板膜上,用于螯合骨骼微環(huán)境中的鈣離子, 以增強藥物在骨組織中的蓄積并降低脫靶效應。 這種納米載體同時(shí)具有溶栓和靶向定位骨髓瘤的功能,增強了硼替佐米的藥物利用率,減少了不良反應和血栓并發(fā)癥的發(fā)生,最終能增強多發(fā)性骨髓瘤的治療效果。
其次,血小板膜仿生納米載體可增強光動(dòng)力療法和光熱療法的療效。利用血小板膜包被納米載體共同運載氧化鎢和****。其中****可通過(guò)降低氧耗改善氧化鎢光動(dòng)力療法的治療效果,而血小板膜不僅可以保護氧化鎢免受氧化,還賦予其免疫逃逸的能力,而且可以通過(guò)被動(dòng)的高滲透長(cháng)滯留效應和血小板膜對癌細胞的主動(dòng)黏附,促進(jìn)納米粒在腫瘤部位積聚,以誘導腫瘤細胞凋亡,抑制腫瘤生長(cháng),增強氧化鎢介導的光動(dòng)力療法和光熱療法的療效。
此外,在放療增敏及增強抗腫瘤免疫反應方面,血小板膜仿生納米載體也可發(fā)揮作用。將血小板膜包裹在載硫化鉍的介孔二氧化硅納米棒表面,使之具有靶向腫瘤、免疫逃逸和放射增敏的作用,從而實(shí)現個(gè)性化的放射光熱療法。將柳氮磺吡啶裝入磁性納米顆粒 Fe3O4 中,并用血小板膜進(jìn)行偽裝,得到載藥仿生納米載體,可抑制腫瘤細胞半胱氨酸的攝取,有效地觸發(fā)腫瘤細胞鐵蛋白沉積,從而誘導腫瘤特異性免疫應答,并能顯著(zhù)增強小鼠轉移性乳腺癌模型中 PD-1阻斷劑的療效。血小板膜仿生納米載體還可實(shí)現影像介導的診療一體化。將血小板膜包裹在 Fe3O4 磁性納米粒,該納米粒同時(shí)具備血小板免疫逃避和癌癥靶向能力, 以及 Fe3O4 磁吸收和光吸收特性,在增強腫瘤磁共振成像同時(shí),可進(jìn)行光熱治療。
與其他細胞來(lái)源的細胞膜仿生納米載體相比,血小板膜仿生納米載體在腫瘤靶向治療中具有更加廣泛的應用和顯著(zhù)的優(yōu)勢,其膜上表達的特異性蛋白不僅能夠特異性靶向表達特定受體的腫瘤,還能特異性黏附到腫瘤新生血管區域,起到高效的主動(dòng)靶向治療能力和免疫逃逸能力,同時(shí)能減輕納米粒在健康組織及器官中積聚的不良反應,具備高生物安全性的特性。
2、血小板膜仿生納米載體在心腦血管疾病中的應用
大量研究表明,當心腦系統缺血時(shí)可引起血管損傷,暴露內皮下基質(zhì)膠原、纖維連接蛋白和血管性假性血友病因子等成分,招募血小板,從而引起血小板積聚并直接與受損的內皮細胞結合。因此,血小板膜仿生載體在心腦血管疾病中的應用前景廣闊。
在心腦血管疾病的治療方面,目前的研究多集中于心肌梗死、心肌缺血/再灌注損傷及動(dòng)脈粥樣硬化、腦卒中等缺血性疾病的靶向治療。如將血小板納米囊泡通過(guò)膜融合方式修飾在心臟干細胞表面,發(fā)現血小板膜修飾既不影響干細胞體外活性和功能,也不會(huì )導致凝血反應和免疫細胞聚集,同時(shí)可增強干細胞與膠原蛋白表面及剝脫主動(dòng)脈的結合力以及對心肌梗死的靶向性,并且促進(jìn)干細胞在心臟聚集,從而提高治療效果。利用心臟基質(zhì)細胞分泌蛋白組與PLGA 結合制備納米細胞 (nanocell,NC),然后將攜帶前列腺素 E2 的血小板膜包裹于 NC表面,發(fā)現包膜后的 NC可顯著(zhù)增強心功能、抑制心臟重塑,增加循環(huán)心肌細胞,促進(jìn)內源性干/祖細胞的激活及血管生成。利用血小板膜包裹PLGA 納米粒, 靶向遞送載雷帕霉素,以治療ApoE-/-小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊,結果顯示納米??稍趧?dòng)脈粥樣硬化斑塊中特異性積聚,并通過(guò)誘導巨噬細胞自噬顯著(zhù)減少動(dòng)脈粥樣硬化面積,增強硬化斑塊的穩定性。靶向納米粒不僅增強了抗動(dòng)脈粥樣硬化的藥物活性,同時(shí)減少了游離雷帕霉素引起的血脂異常等不良反應。
此外,由于血小板在體內具有止血、凝血的作用,參與血栓的形成。因此,血小板膜包裹的仿生納米??梢詤⑴c凝血相關(guān)疾病的調節。利用血小板膜包被的仿生納米顆粒治療免疫性血小板減少性紫癜,由于納米粒保留了血小板表面蛋白的全部補體,因此可與抗血小板抗體特異性結合,阻止病理性抗體的釋放,保護了循環(huán)中正常的血小板,從而維持正常止血功能。這種仿生納米粒的生物安全性高,且體內停留時(shí)間期長(cháng),可作為抗血小板抗體的替代靶點(diǎn)用于疾病的治療。利用血小板膜修飾二氧化硅、鉑制備的納米馬達,搭載尿激酶和肝素,可用于靶向溶栓與抗凝的治療。研究表明,載藥納米馬達可以靶向聚集于血栓部位,并滲透到血栓內部,顯著(zhù)增強溶栓作用。應用血小板膜包裹 PLGA 納米粒遞送蚓激酶到頸動(dòng)脈血栓部位,證實(shí)血小板膜包裹的納米顆粒對血栓具有高親和力,且溶栓效果優(yōu)越并能極大降低出血風(fēng)險。
血小板膜仿生納米載體不僅可用于治療,還可用于疾病診斷及影像診療一體化。將仿生納米 載體與成像探針結合,可實(shí)現靶向增強成像。制備血小板膜包被的MRI納米造影劑, 體外、體內實(shí)驗均發(fā)現膜包裹的納米造影劑對動(dòng)脈粥樣斑塊具有高親和力,可以產(chǎn)生足夠的對比度以區分實(shí)時(shí)成像過(guò)程中斑塊的存在。同時(shí),還能靶向顯影粥樣硬化形成早期的內膜損傷,因此可以用于疾病的早期預防。
與其他不同細胞膜來(lái)源的仿生納米粒相比,血小板膜仿生納米載體的優(yōu)點(diǎn)是不僅能特異性黏附受損血管,而且還能主動(dòng)靶向血管內炎癥及損傷區域,從而增強藥物療效,減輕游離藥物不良反應,減少納米粒在健康器官組織中的積聚。
3、血小板膜仿生載體的其他應用
血小板膜仿生載體不僅在腫瘤和心血管疾病中具有重要的研究意義,在其他疾病中也起到獨特的治療作用,如在生物解毒、細菌感染治療、基因沉默及類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節炎等方面的治療應用。有學(xué)者合成血小板膜納米馬達,用于吸附和分離血小板靶向生物制劑,實(shí)驗發(fā)現納米馬達具有黏附血小板毒素和病原體的強大親和力,可選擇性地與志賀毒素結合,為生物解毒和靶向治療傳染病提供了新的手段。在耐甲氧西林金黃色葡萄球菌感染小鼠模型中,通過(guò)血小板膜包被的PLGA 納米粒靶向遞送萬(wàn)古霉素,與純藥組和紅細胞膜包被納米粒組相比,血小板膜靶向納米粒顯示出更強的治療效果。應用血小板膜包裹的金屬-有機骨架納米顆粒遞送siRNA實(shí)現體內靶向基因沉默,用于治療與siRNA相關(guān)的疾病如腫瘤、甲狀腺素介導的淀粉樣變性等。通過(guò)血小板膜仿生納米載體靶向遞送 FK506,結果顯示納米載體在炎性滑膜組織中高度聚集并能顯著(zhù)性控制類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節炎的進(jìn)展。
參考資料:
[1]徐劍培,徐群為,王曉琪等.基于血小板及其膜的仿生遞藥系統研究進(jìn)展[J].中國藥科大學(xué)學(xué)報,2018,49(06):653-659.
[2]林靈,陳逸寒,靳巧鋒,等.血小板膜仿生納米載體的研究進(jìn)展[J].中華超聲影像學(xué)雜志, 2021, 30(5):5.
作者簡(jiǎn)介:小米蟲(chóng),藥品質(zhì)量研究工作者,長(cháng)期致力于藥品質(zhì)量研究及藥品分析方法驗證工作,現就職于國內某大型藥物研發(fā)公司,從事藥品檢驗分析及分析方法驗證。
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