紫杉醇脂质体的研究进展

紫杉醇脂质体的研究进展 紫杉醇脂质体的研究进展 现代医院2010年9月第10卷第9期专业技术篇ModemHospitalSep2010Vol10No9 紫杉醇脂质体的研究进展 赵晓晓蔡宇 EVOLVEMENT0FRESEARCH0NPACLlTAXELLIPOS0ME ZHAOXiaoxiao,CAIYu 【关键词】紫杉醇脂质体研究进展 doi:10.3969/j.issn.1671—332X.2010.09.002 紫杉醇最初从红豆杉的树皮中提取得到,1971年Wani 等获得了纯品并确证了其结构,为二萜类化合物,并具有抗 肿瘤作用.其作用机理为:通过对微管蛋白稳定化作用而抑 制其分解,同时阻断细胞分裂周期中的G2和M期,导致细 胞死亡,从而抑制肿瘤的生长-2].1983年开始了紫杉醇 I期临床试验,1992年被FDA批准上市用于治疗卵巢癌和 转移性乳腺癌,商品名为taxol.由于其特殊的作用机理以 及较好的疗效,紫杉醇备受关注,临床上主要用于卵巢癌,乳 腺癌,非小细胞癌等J.大部分抗癌新药在最初的研究中 都是静脉注射给药,然而,紫杉醇在水中的溶解度很低,制备 成注射剂有一定的困难.在早期的研究中,为了解决这一难 题,人们常常在注射剂中加入聚氧乙烯蓖麻油(CrEL),现在 临床上经常使用的紫杉醇注射液(Taxol~)中的紫杉醇就是 靠聚氧乙烯蓖麻油与脱水乙醇以1:1的比例组成的混合液 来稳定和溶解的.但是由于治疗需要较大量的紫杉醇, 因而需要较大量的CrEL.CrEL不是惰性载体,有一定的生 物活性,较大量的CrEL会产生过敏性反应,高血脂症,脂蛋 白的异常,红细胞的聚合,周围神经病变等J.因此,开发 研究紫杉醇新剂型,如注射用微乳,聚合物微粒(微囊,微球 等),毫微粒,纳米胶束,环糊精包合,脂质体,磁性微球制剂 等已成为一个热点.其中脂质体具有两亲性,毒性低,理论 上是一种较为理想的药物载体. 1紫杉醇脂质体 脂质体是由磷脂和胆固醇组成的具有类似生物膜的双 分子层结构.1971年Rymen等人开始将其作为药物载体. 相比于其他载体,脂质体具有以下优点:?细胞亲合性和靶 向性;?缓释性;?降低药物毒性;?提高药物稳定性.脂质 体可分为普通脂质体和特殊性能脂质体. 1.1普通脂质体 普通脂质体就是不经过任何修饰的脂质体,容易被网状 内皮系统(RES)吸收,因此用普通脂质体包裹的药物对RES较 为有效.但由于其靶向性较差,以及可能会存在一些稳定性问 题,所以通常对普通脂质体进行修饰得到特殊性能的脂质体. 1.2特殊性能脂质体 1.2.1长循环脂质体通常在脂质体的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面用聚乙二醇 (PEG)修饰,这样PEG增强了脂质体的亲水性,可避免被 赵晓硗蔡字:暨南大学药学院广东广州510632 RES吞噬,延长了在体内的循环时间,因此被称为长循环脂 质体,又被称为空间稳定脂质体(StericallyStabilizedLipo— some8,SSL)或隐形脂质体(StealthLiposomes,SL).由于其 在体内的循环时间延长,有利于疗效的提高,因此是一种较 为常用的药物载体.HUANGY等以大豆磷脂(Soybean phosphatidylchoIine,S100一PC),胆固醇,甲氧基聚乙二醇二 硬脂酰磷脂酰乙醇胺(1,2一Distearoyl一8n—glycero一3一 phosphoethanolamine[methoxy(polyethyleneglyco1)一2000] (mPEG2000一DSPE))为膜材,比例为90:10:5,通过薄膜分 散法制备得到紫杉醇空间稳定脂质体(SSL—PTX).通过透 析的方法观察SSL—PTX中紫杉醇的释放情况,并考察了其 在体外对上皮细胞增殖和迁移的影响,以及对异种嫁接 MDA—MB一231肿瘤的BALB/c裸鼠抗肿瘤和抗血管生成 作用.结果发现,SSL—PTX中的紫杉醇释放较缓慢,延长了 紫杉醇在体内的时间;体外试验表明,其能够有效抑制上皮 细胞增殖和迁移;体内试验表明,其可以通过抗血管生成作 用抑制肿瘤生长.研究结果表明,不含CrEL的SSL—PTX 用于化疗是可行的,有效的. 1.2.2免疫脂质体在脂质体表面接上某种抗体,使其具 有对靶细胞分子水平上的识别能力,提高脂质体的靶向性. YANGT【等在PEG修饰的紫杉醇脂质体接上抗体后形成 的免疫脂质体,能够有效靶向地将紫杉醇送至人表皮生长受 体2(HumanEpidermalgrowthfactorreceptor一2,HER2)过度 表达的乳腺癌细胞中,这说明这种免疫脂质体对HER2过度 表达的乳腺癌的治疗是很有希望的. 1.2.3磁性脂质体磁性脂质体(Magneticliposomes)是在 脂质体中加入一些对人体无害的极小铁磁性物质,一般为超 微磁粉FeO,然后利用外加磁场将其定位于体内的靶部 位.这样既提高了疗效,也减轻了药物对其他器官的损 害.ZHANGJQ等通过逆相蒸发法制备得到紫杉醇磁 性脂质体,并将其置于一定条件下得到低压冻干的磁性脂质 体.以患有EMT一6乳腺癌的小鼠为模型,对其药物代谢动 力学特征进行考察.结果发现,相比于含有CrEL脂质体而 言,这种磁性脂质体的半衰期延长,血浆清除率降低,体内药 物浓度较高.通过异种嫁接模型研究表明,磁性脂质体能够 有效地将药物送至肿瘤细胞,并具有显着的抗癌活性以及较 少的不良反应. 1.2.4阳离子脂质体有人研究发现,阳离子脂质体对肿 瘤血管生成上皮细胞具有选择性靶向作用.这能够使阳 ,/ , 4现代医院2010年9月第10卷第9期专业技术篇ModemHospit~scp2o10Vd10No9 离子脂质体包裹的抗癌药物选择性地到达肿瘤血管上皮细 胞,抑制血管生成,肿瘤细胞因此失去了营养来源,并且还会 受到代谢物的蓄积作用,从而起到抗癌作用.MARCUS_11] 等研究发现,在患有黑素瘤的雄性叙利亚金仓鼠中,经过静 脉注射紫杉醇阳离子脂质体的那组肿瘤生长速度比其他组 显着缓慢,而且局部淋巴结的转移也比较缓慢.实验数据显 示,阳离子脂质体能够有效选择肿瘤微血管,并提高紫杉醇 的抗癌功效,这也为阳离子脂质体的肿瘤新血管靶向治疗提 供了理论依据. 2紫杉醇脂质体面临的问题 2.1紫杉醇的来源 紫杉醇主要来源于红豆杉的树皮,红豆杉为常绿灌木或 乔木,属浅根植物,是第四纪冰川遗留下来的古老树种,在地 球上已有250万年的历史.由于红豆杉生长缓慢,再生能力 差,地理分布局限,加上近年来人们对紫杉醇的热门研究导 致其过度砍伐,成为了世界公认的濒临灭绝的天然珍稀植 物,中国已将其列为一级珍稀濒危保护植物.因此,紫杉醇 的来源减少了.另外,紫杉醇在红豆杉中的含量较低,这就 更加使得紫杉醇长期稳定的大量供应面临着严峻的挑战. 如何增加紫杉醇的来源,已成为一个亟需解决的问题. 2.1.1人工栽培红豆杉由于天然红豆杉资源稀少,面临 着巨大的市场需求,可以进行人工栽培.红豆杉是一种典型 的荫性树种,对温度,水分,光照等要求特别严格,对森林类 型的选择以及层问植物种类也有着严格的要求.红豆杉幼 树喜荫湿,贺利中"等采取不同遮荫强度及时间,对南方红 豆杉苗木进行培育试验.结果发现,1年生苗遮荫70%, 9o%13h生长较好,2年生苗遮荫70%13h,而3,4年生 苗遮荫50%且需遮荫6h为宜.同时,还要注意种子的处 理,播种季节,水肥草的管理以及病害虫的防治等. 2.1.2紫杉醇的化学合成2oo0年,KUS~MA等通过一 种线性合成方法,依次合成了A环,B环,C环,D环,这样全 合成了紫杉醇.DOI等采用了一种会聚的方法,从A环 和C环开始合成紫杉醇.但这两种合成方法都比较复杂, 用于工业化生产有一定的难度. 由于紫杉醇结构复杂,其全合成路线长,产率低.而半 合成则相对容易一些,与全合成不同的是,半合成以植物中 的天然产物为起始原料合成最终的产物,一般已具备最终产 物的基本骨架及其多数官能团,甚至已具备最终产物所需构 型.10一去乙酰浆果赤霉素?(10一deace~lbacc~in一?,l0 一 去乙酰巴卡亭?)和巴卡亭?是用于半合成紫杉醇较多 的起始原料,l0一去乙酰巴卡亭?通常转化为巴卡亭?,再 经过半合成得到紫杉醇.巴卡亭?在红豆杉中的含量高于 紫杉醇,并且可以从红豆杉叶中提取.另外,半合成紫杉醇 可使其倾4链具有很大的变化性,有利于发现更有活性的紫杉 醇衍生物.M&NDAII1副等以巴卡亭?为原料,通过半合成方 法得到紫杉醇.紫杉醇半合成的关键是前体巴卡亭?的获 得和生产.巴卡亭?可以从红豆杉中提取,但这样一方面会 造成对红豆杉资源的破坏,另一方面成本较高.除了从植物 中提取外,还可以利用微生物和酶法获得巴卡亭?.LON— CARIClI'等利用产生内源性乙酰CoA,以及表达10一去乙 酰浆果赤霉索?一lOB—O乙酰转移酶(DBAT)基因的大肠 杆菌,将去10一乙酰浆果赤霉素?转变为巴卡亭?.这种 方法不会造成对红豆杉资源的破坏,并且产量较高. 2.1.3利用生物技术生产紫杉醇 2.1.3.1细胞培养法制备紫杉醇细胞培养法是商业化生 产紫杉醇的有效途径,这种方法不会造成对珍稀红豆杉资源 的破坏,还能增加紫杉醇的来源,适合大规模生产,易于实现 产业化.细胞培养的步骤一般为:?形成愈伤组织;?继代 培养;?悬浮培养;?大规模培养,营养条件以及空气组分是 很重要的影响因素.用该方法得到的紫杉醇的产量高低 与细胞的培养条件有关,改善培养条件,可以使紫杉醇的产 量提高.陈勇琴等研究发现,培养基的种类,不同的植物 激素以及氮源的不同等都会对红豆杉愈伤组织的生长产生 影响,进而对紫杉辞的产量产生影响. 2.1.3.2利用真菌合成紫杉醇1993年,stmbel等从短叶 红豆杉中分离得到一种能够产生紫杉醇的真菌.随后的几 年中,寻找其他能够产生紫杉醇的真菌成为了一个热点.目 前,主要发现了三种菌种:HQD33,HQD48,HQD54.其中, HQD33菌种的芽孢可以经过一系列的诱变作用得到NCEU — I菌种,该菌种可以用来培养紫杉醇j. 此外,还可以利用生物合成,发酵等方法生产紫杉醇. 生物合成中有很多酶参与的反应,应对关键酶提取,分离,纯 化,最终克隆到关键基因,并通过基因工程手段实现紫杉醇 的工业化生产. 2.2脂质体的稳定性 脂质体作为一种药物载体,具有许多优点,因此成为研 究热点.目前,脂质体存在的主要问题是稳定性差,包括药 物易泄露,磷脂易氧化等.脂质体的稳定性问题主要包括以 下几个方面. 2.2.1化学稳定性天然磷脂是构成脂质体的主要成分,其 分子中含有不饱和脂肪酸链,易被氧化水解,导致药物泄露, 产生毒性.金属离子,辐射,高温,pH,酶的存在均会影响磷脂 的氧化水解,从而影响双分子膜的流动性,进一步影响脂质体 的稳定.因此,选择饱和磷脂作为脂质体的膜材,并加入 一 定的抗氧化剂,可在一定程度上提高脂质体的稳定性.同 时还应注意脂质体的储存条件.另外,脂质体的电性对其包 封率,稳定性,靶器官分布及对靶细胞的作用均有影响. 2.2.2物理稳定性脂质体的粒径大小,组成,温度以 及所载药物的性质等均会影响其物理稳定性.不同粒径大 小的脂质体受外界因素或体内因素影响会发生不同的理化 性质变化.小于150nm的脂质体可减少肝,脾的摄取程度. 脂质体粒径大小可用光学显微镜或电镜测定,也可用Coulter 计数器,粒度分布光度测定仪等测定.脂质体的组成对其稳 定性有直接影响.不同性能的脂质体(如长循环脂质体,pH 敏感脂质体等)由不同的膜材组成,因而具有不同的稳定 性,具有不同的用途.脂质体的物理性质与介质温度有密切 关系.当温度高于相变温度时,脂质体双分子层中酰基侧键 可以从有序排列变为无序排列,从而引起一系列变化,如由 胶晶态变为液晶态,膜的流动性增加等;反之,会引起膜减少 有序排列,流动性减少.另外,所载药物的性质(脂溶性或 水溶性),其辛醇/水的分配系数会影响脂质体的稳定性. 2.2.3生物稳定性脂质体在血液中保持稳定是其发挥药 现代医院2010年9月第1O卷第9期专业技术篇ModemttespitaiSep2010Vol10No9 物载体作用的关键,也是药物到达靶细胞的关键.血液中含 有很多破坏脂质体的成分,如磷脂酶可以水解磷脂;高密度 脂蛋白和血清白蛋白会与磷脂结合形成复合物,使脂质体的 稳定性降低.同时,脂质体还容易被网状内皮系统(RES)吞 噬,这样可能会使其靶向性降低. 3结语 紫杉醇自发现以来由于其特殊的作用机理以及较好的 疗效而备受关注,然而由于其具有水不溶性的缺点,传统的 紫杉醇注射液溶剂毒性较大,所以近年来人们一直在研究紫 杉醇新剂型,其中脂质体是研究的比较热门的一种剂型.脂 质体具有许多优点,理论上是非常理想的药物载体.但是, 目前国内外上市的紫杉醇脂质体产品较少,究其原因,本人 认为有以下几点:首先,紫杉醇需求的不断增加在一定程度 上限制了其扩大生产.目前紫杉醇的来源主要有两种途径: 一 是直接从红豆杉树皮中提取,这种方法会造成资源的破 坏,而且产率较低;另一种途径则是通过半合成的方法制备 得到紫杉醇,而这两种途径似乎仍不能满足市场需求.近年 来,国内外就如何增加紫杉醇的来源研究较多,如人工栽培, 化学合成,组织细胞培养,真菌培养等.由于红豆杉生长比 较缓慢,利用人工栽培的方法获得紫杉醇需要较长的时间. 紫杉醇化学结构复杂,全合成的方法比较复杂,合成路线较 长,并且产率低;细胞培养法等则因为发酵周期长且新的高 产细胞株选育耗时长,目前主要还在实验室研究阶段,用于 工业化大生产还有待进一步研究. 其次,脂质体的稳定性,包封率等因素也限制了其工业 化大生产.构成脂质体的主要成分磷脂含不饱和脂肪酸,易 被氧化水解,造成药物渗露,产生毒性.脂质体的粒径大小, 表面电荷,温度等因素均会影响其稳定性和包封率,并且在 血液中易被清除.另外,在储存,运输期间,双分子膜易相 变,小粒径脂质体易相互聚集融合,包裹其中的药物因而发 生渗漏.目前,通过研究各种具有特殊性能的脂质体,其稳 定性在一定程度上得到了改善.但是脂质体的制备技术还 不是十分成熟,在实验室中制备的脂质体可能有较好的稳定 性和包封率,而这些在工业化大生产中是很难保证的. 第三,紫杉醇脂质体的价格.生产脂质体需要一定的设 备和工艺,以及贮藏,运输等要求也较高,加之脂质体的主要 膜材磷脂的价格较高.因此,由传统的注射剂相比,紫杉醇 脂质体的成本较高,加重了病人的经济负担. 第四,其他新剂型与紫杉醇脂质体的竞争. 总起来说,紫杉醇脂质体应用的限制因素主要是原料和 工业化大生产.增加紫杉醇的来源,降低其成本,避免对稀 有资源的破坏,应成为紫杉醇脂质体今后发展重点解决的问 题.同时,脂质体及其稳定性的研究涉及多个领域,应在多 学科结合的基础上,建立完整成熟的脂质体理论和工艺体 系,找到适合工业化大生产的先进的制备方法,并注意储存, 运输等条件,使紫杉醇能够更好的减轻病人的痛苦,给癌症 这一医学难题带来希望和突破. 参考文献 [1]SCHIFFPB,FANTJ,HORWITZSB.Promotionofmicrotubuleas— semblyinvitrobytaxol[J].Nature,1979,277(5698):665—667. 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