白蛋白作为药物载体的研究_张建军

第 23 卷 第 8 期 2011 年 8 月 化学进展 PROGRESS IN CHEMISTRY Vol 23 No 8 Aug ，2011 收稿:2010 年 11 月，收修改稿:2011 年 3 月 * 国家“重大新药创制” 科技重大专项新制剂与新释药系统技术平台( No 2009ZX09310- 004)和江苏省自然科学基金项目 ( No SBK20080571)资助 Corresponding authore-mail: amicute 163 com;sunwanjin 126 com 白蛋白作为药物载体的研究 * 张建军 1 高缘 2 孙婉瑾 2 ( 1 中国药科大学药学院南京 210009;2 中国药科大学中药学院南京 210009) 摘要白蛋白作为药物载体的应用已越来越广泛， 其载药方式主要有两种: 一是使药物和白蛋白载体 间产生分子链接形成白蛋白化药物， 即化学偶联的白蛋白载药; 二是依赖蛋白与药物的相互作用将药物包埋 于白蛋白纳米颗粒中， 即物理结合的白蛋白载药。化学偶联白蛋白可改善药物的药代动力学特性， 其中又可 分为外源性白蛋白与药物耦合、 前体药物进入体内与内源性白蛋白结合、 蛋白及多肽类药物的白蛋白化。物 理结合则可优化药物某些体外特性， 如提高溶解性、 稳定性等。基于临床应用的需求， 作为载体的白蛋白正 历经着修饰及改性的研究热潮。本文总结了近年来白蛋白载药技术的发展及白蛋白的修饰改性现状。 关键词白蛋白载体化学偶联前体药物修饰改性 中图分类号:R914; TQ460文献标识码:A文章编号:1005- 281X( 2011) 08- 1747- 08 Albumin as Drug Carriers Zhang Jianjun1Gao Yuan2Sun Wanjin2 ( 1 School of Pharmacy，China Pharmaceutical University，Nanjing 210009，China; 2 School of Traditional Chinese Medicine，China Pharmaceutical University，Nanjing 210009，China) AbstractAlbumin is the chief circulating protein which plays more and more important roles as drug carriers in pharmaceutical uses nowadays Two basic drug delivery technologies can be distinguished:albumin chemically coupling with drugs to form albumin-drug conjugates;encapsulation of drugs into albumin nanoparticles by physical interactionExogenous albumin chemically coupling with drugs， endogenous albumin binding prodrugs and therapeutic peptides or proteins binding to albumin are the three forms of albumin-drug conjugates which possess the ability of improving the pharmacokinetic properties of drugs Physical integration with albumin is another albumin based drug delivery technology that can promote some characteristics of the drugs in vitro like enhancing their solubility and stability This review gives an account of different drug delivery systems which make use of albumin as drug carriers with a focus on such systems that successfully solved the issues and have reached an advanced stage in their R D processes The application of albumin as drug carriers still has some defects including low drug load and week targeting features Constantly a large number of modifications and reshaping of albumin are carried out in order to solve the problems，some of which are also involved in this review because the requirements of clinical developments Key wordsalbumin;drug carriers;chemical conjugates;prodrugs;modification 1748化学进展第 23 卷 Contents 1Introduction 2Biology basis for albumin as drug carriers 3Chemical conjugates with albumin as drug carriers 3 1Exogenous albumin-drug conjugates 3 2Endogenous albumin binding prodrugs 3 3Albumin binding therapeutic peptides or proteins 4Physical compounds with albumin as drug carriers 4 1Albumin nanoparticles 4 2Albumin microspheres 5Modifications and reshaping of albumin 6Summary and outlook 1引言 基于本身所具有的可生物降解、 无毒、 无抗原 性、 病人耐受和生物利用度高等特点， 白蛋白已受到 了生物医药领域研究工作者的重视 1， 被广泛用作 诊断试剂和药物载体等。白蛋白载药体系更是成为 现今药学研究中一个极具生命力的研究方向。 血清白蛋白是生命体血浆中含量最丰富的蛋白 质， 承担着体内各种贮存和运输工作。血清白蛋白 还和很多药物存在结合作用， 作为载体可阻止药物 从注射部位泄漏， 使药物缓慢释放 2， 3。近年来， 白 蛋白作为药物载体与小分子化合物的相互作用得到 广泛的研究， 这催生了一些经典研究方法， 如平衡透 析法、 超滤法、 电化学法、 荧光光谱法等， 和一些新的 技术如毛细管电泳技术、 核磁共振技术以及蛋白质 结构模拟等 46， 这些新方法新技术反过来也对药 物与蛋白载体之间相互作用关系的考察起着推动作 用， 不断扩充着白蛋白作为药物载体的适用范围。 目前应用最广泛的白蛋白主要有人血清白蛋白 ( human serum albumin，HSA) 以 及 牛 血清白 蛋白 ( bovine serum albumin，BSA) 。重组人血清白蛋白 ( recombinant HSA，rHSA) 是近年发展的由酵母细 胞表达的遗传工程蛋白质， 可作为人血清白蛋白的 代替品。其相对安全性、 耐受性、 药代动力学过程都 与天然人血清白蛋白接近。临床前和临床试验已证 明 rHSA 可安全地应用于多种疾病治疗 7， 8。 白蛋白载药体系主要包括化学偶联的白蛋白载 药和物理结合的白蛋白载药。化学偶联白蛋白可改 善药物的药代动力学特性， 如延长药物半衰期， 增强 药物活性等， 其中又可分为外源性白蛋白与药物耦 合、 前体药物进入体内与内源性白蛋白结合、 蛋白及 多肽类药物的白蛋白化， 以上这些偶联技术正在被 一些企业开发和应用。物理结合则可优化药物某些 体外特性， 包括提高溶解性和稳定性等。目前， 白蛋 白作为药物载体的应用还存在一些不足和缺陷， 如 载药量有待提高、 靶向性需待增强等， 正是这些迫切 需要解决的问题掀起了白蛋白修饰及改性研究的热 潮， 白蛋白的各种衍生化即是针对其使用存在缺陷 的改善。本文总结了近年来白蛋白载药技术的发展 及白蛋白的修饰改性现状， 重点总结了化学偶联白 蛋白载药体系， 即药物的白蛋白化。 2白蛋白载药的生物学基础 与正常组织相比， 肿瘤组织的血管丰富、 结构特 殊， 一个重要的表现就是血管内皮间隙较大 9， 这 是病变情况下大分子可透过肿瘤组织血管壁的原 因。然而在健康组织的血管中只有小分子可以通过 这一内皮屏障， 通常大分子药物流体动力学半径大 于 2nm 小 于 10nm ( 人 血 清 白 蛋 白 有 效 半 径 为 7. 2nm) ， 能渗入肿瘤组织而不能进入正常组织 10。 另外， 在病理条件下， 肿瘤细胞生长或转移时， 病变 细胞释放的化学物质和肿瘤衍生的甲状旁腺激素相 关肽( parathyroid hormone related peptide，PTHrP) 均 通过产生 NO 和激活 KATP 来降低集合淋巴管“节 律泵” 的活性， 从而影响了淋巴的生成、 转运， 使得 肿瘤组织淋巴回流较少 11。分子量相对较小的物 质从肿瘤间质中清除较快， 而大分子被截留， 因此大 分子物质还可以在肿瘤组织中选择性地聚集。高的 血管通透性和截留率是白蛋白作为抗肿瘤药物靶向 载体的必要条件， 白蛋白的这种效应符合大分子物 质在 肿 瘤 组 织 的 透 过 性 增 强 及 滞 留 ( enhanced permeability and retention，EPR) 效应。 白蛋白在肿瘤组织中的富集作用可通过注射伊 文思蓝直观地反映出来。伊文思蓝能快速并紧密结 合循环白蛋白， 研究表明伊文思蓝注射后 6h 内便可 使得皮下生长的肿瘤变蓝， 且随时间延长， 蓝色加 深 12， 这一过程形象地表现了体液白蛋白在肿瘤组 织中的聚集。Matthew 等 13认为白蛋白是肿瘤生长 的主要能量和营养源。这些对于肿瘤营养的理论主 要是基于肿瘤本身能分解代谢过剩的血浆蛋白 14。 3化学偶联的白蛋白载药 临床上最早诞生的白蛋白化学偶联物是氨甲喋 呤( methotrexate，MTX) 白蛋白偶联物 MTX-HSA， 系 由药物与 HSA 赖氨酸残基耦合得到的 15， 关于该 第 8 期张建军等白蛋白作为药物载体的研究1749 化学偶联物的研究至今仍在继续。另一研究的热门 药物是阿霉素( doxorubicin，DOXO) ， 与 MTX-HSA 不同的 是， DOXO 的 研 究 比 较 集 中 在 衍 生 化 方 面 16， 17， 其中最具特色的是将其设计成前体药物与 内源性白蛋白结合。白蛋白载药的另一种做法是将 多肽及蛋白类药物与白蛋白结合以提高其稳定性和 半衰期， 这些技术已被一些企业应用到生产实践中。 要指出的是， 此部分所述以白蛋白为载体的给药体 系除了 Levemir 外， 均与第 4 部分白蛋白纳米粒及 微球不同， 是指药物和载体间产生了分子链接形成 白蛋白化药物。 3 1外源性白蛋白偶联药物 赖氨酸残基是建立蛋白与药物间分子链接的重 要官能团， 目前以白蛋白为载体的药物蛋白化学偶 联物大多是在交联剂的作用下通过药物本身或其衍 生物与白蛋白赖氨酸残基的游离氨基作用实现连接 的， 主要合成方法如图 1 所示。 图 1药物与赖氨酸结合的几种不同方法18 Fig 1Various methods of drug linkage to Lysines 18 临床上， 抗肿瘤谱较广且生化药理机制最为清 楚的抗 癌 药 当 属 氨 甲 喋 呤 ( methotrexate，MTX) ， MTX-HSA 是以白蛋白为载体的 MTX 共价结合物。 此化学偶联物中氨甲喋呤与人血清白蛋白的摩尔比 为 1 1， 目 前 正 由 German Association for Medical Oncology ( AIO) 负责进行临床研究。研究数据表 明， MTX-HSA 相比 MTX 的优势在于， 由于白蛋白的 引入使药物半衰期显著延长且产生了明显的肿瘤靶 向特性。在对实体瘤的治疗中， MTX-HSA 相比氨甲 喋呤更有活性( P 0. 01) ， 且 MTX-HSA 的抗肿瘤活 性与肿瘤组织的血管丰度有关， 血管密度高的肿瘤， MTX-HSA 的渗透量比较多， 且在肿瘤组织中的保留 时间也较长， 因此活性也较高 19。期临床研究中 使用 MTX-HSA 与顺铂联合治疗膀胱癌， 初始使用 110mg/m2MTX-HSA 每周给药， 第 8 天起剂量调整 到 40mg/m2， 顺铂以 28 天为一疗程， 第 2 天起给药 75mg/m2。进行研究的 7 名患者中， 1 名完全治愈， 1 名症状部分缓解 20。MTX-HSA 临床评价目前在德 国进展顺利， 国内各机构也围绕其开展了许多基础 研究。我国研究人员应用化学交联法制备抗人成骨 肉瘤单克隆抗体( OSMcAb) -人血清白蛋白 ( HSA) - 甲氨蝶呤( MTX)偶联物， 并进行体外细胞毒性实 验， 结果发现偶联物杀伤作用在靶细胞明显强于非 靶细胞( P 0. 01) 21。磁导向下磁性 MTX-HSA 磁 微球脑定位分布特性研究表明磁导向组导向侧大脑 的 MTX 含量显著高于非磁导向组和对照组 ( P 0. 05) ， 说明磁性药物载体在磁导向下能够成功地 在大脑定位分布 22， 23， 这一偶联物磁微球的使用前 景良好。 MTX 不但有抗癌作用， 还具有免疫抑制作用， 后者可用于治疗类风湿关节炎。与癌症患者类似， 类风湿性关节炎患者也时常伴以血白蛋白减少症 状， 这可能是因为白蛋白在发炎部位消耗用来供应 氮和能量 24。与等浓度的 MTX 相比， MTX-HSA 在 防治胶原诱导关节炎方面的效果十分显著， 且在该 药物模型中与 MTX 能协同作用 25。从这个角度上 看， 白蛋白作为抗类风湿性关节炎和抗风湿药物靶 向载体也很具前景。 除了 MTX-HSA 外， 外源性白蛋白偶联药物研 究比较多的还有叶酸-HSA， 它是利用叶酸的羧基与 白蛋白上赖氨酸反应， 通过直接耦合法合成 26。合 成前需要二环己基碳二亚胺 ( dicyclohexylcarbodiimide，DCC) 对药物进行活化， 类似的含羧基的药物一般均可通过此法与白蛋白偶 1750化学进展第 23 卷 联， 如阿魏酸、 水杨酸等。而含氨基的药物一般利用 戊二醛( glutaraldehyde) 交联法偶联白蛋白， 如早已 有研究报道的青霉素及其衍生物系列与白蛋白的合 成 27。以上提及的这些偶联物大都用来作为抗原， 用于免疫学研究。 3 2内源性白蛋白结合前体药物 MTX-HSA 的最大缺陷在于氨甲喋呤是不等量 地与白蛋白分子结合， 因为白蛋白上赖氨酸残基众 多， 只是反应的平均结合比例为 1 1， 因此这一偶联 物的化学结构并不清楚， 其分解速率， 分解产物也尚 不明确 28。 Kratz 等 29将研究锁定在以内源性白蛋白作为 药物载体方面， 引入前体药物概念。即设计一种前 体药物， 使其静脉给药后快速并专一性地与循环白 蛋白半胱氨酸- 34 位游离巯基结合， 在血液中形成 大分子运输形式。市售的白蛋白是巯基白蛋白与非 巯基白蛋白的混合物， 本身不纯， 其半胱氨酸- 34 位 可能填充着含巯基的化合物如半胱氨酸， 高半胱氨 酸或谷胱甘肽， 形成二硫键交联， 使白蛋白与前体药 物的结合无法发生。血流中， 大约 70% 的体液白蛋 白是包含有半胱氨酸- 34 的缩硫醛白蛋白， 这些位 点没有被内源性的巯基化合物掩盖， 且除白蛋白以 外其余大多数体液蛋白没有游离性巯基 30。因此 利用内源性白蛋白作为药物载体可以使蛋白与药物 结合更容易， 且能避免购买到病原性白蛋白。 Carla 等 31发现含顺丁烯二酰亚胺基结构的阿 霉素腙衍生物( DOXO-EMCH) 能快速与白蛋白半胱 氨酸残基上的游离巯基结合并形成稳定骨架结构， 如图 2 所示。这一稳定结构会因细胞质中存在的酸 性溶酶体水解， 在细胞内释放出 DOXO。这就是上 述前体药物概念最直接的体现。 图 2 DOXO-EMCH 与L-cysteine 的反应结构图 31 Fig 2Scheme of the reaction between DOXO-EMCH andL-cysteine31 对大鼠的毒性研究结果显示 DOXO-EMCH 比 单独的 DOXO 显现出数倍的最大耐受剂量和抗癌 活性 32。由于耐受剂量大， DOXO-EMCH 的治疗指 数比 DOXO 有显著提升， 对肿瘤模型动物实施高剂 量给药必然使得其抗肿瘤效果也远胜 DOXO。 Innovive Pharmaceuticals 已将 DOXO-EMCH 改 名为 INNO- 206， 并列入临床研究候选药物。2007 年 8 月， 该公司公布了 INNO- 206 的一些临床数据。 临床期研究中， 在单独 DOXO 按 75mg/m2剂量给 药会导致诸如骨髓中毒和黏膜炎等典型副作用的情 况下， DOXO-EMCH 的给药剂量可以在此基础上增 加 4. 5340mg/m2。DOXO-EMCH 能够成功诱导蒽 环类敏感性肿瘤( 如乳腺癌、 小细胞肺癌和肉瘤) 退 化 33。临床 期针对小细胞肺 癌的研究开始于 2007 年， 目前暂时未有相关数据公布。 将前体药物与在体白蛋白结合， 通过在药物和 白蛋白结合位点之间引入可断裂的化学键， 可确保 了药物在作用地点的特异性释放并让游离药物能更 加充分发挥药理作用。通过对 DOXO-EMCH 的研 究， Kratz 等开发了一系列能与内源性白蛋白结合的 前体药物。这些前体药物由一种抗癌药物， 顺丁烯 二酰亚胺基作为巯基结合部分以及酶可裂解肽接头 组成。例如阿霉素前体药物可由前列腺特异性抗原 ( PSA) 34裂解; 氨甲喋呤前体药物可由纤维蛋白溶 第 8 期张建军等白蛋白作为药物载体的研究1751 酶和组织蛋白酶 B35裂解。 3 3白蛋白结合蛋白及多肽药物 不少蛋白及多肽药物在抗病毒、 抗肿瘤以及治 疗自身免疫性疾病方面担当着重要角色。对蛋白及 多肽药物的开发和应用却往往遭遇到诸如稳定性 差， 半衰期短， 成本高， 存在致敏性， 生物利用度低， 对酶敏感等问题。 近年来， 利用血清白蛋白改善蛋白及多肽药物 药代动力学特性的一些技术已攻克上述难关。如 Human Genome Sciences 公 司 的 融 合 HSA 技 术 平 台， 该平台通过将人血白蛋白基因与编码活性蛋白 药物的基因融合产生转位蛋白。这一融合技术最初 用于类似天然蛋白衍生化， 以增加其分子量， 从而延 长体内半衰期、 避免频繁给药。后来发现白蛋白的 引入使蛋白类药物更能抵抗蛋白酶的作用， 并且减 少致敏几率。利用这一技术， 该公司研发了多种长 效型 蛋 白 类 药 物。例 如， ZALBINTM( albinterferon alfa- 2b) 是 HSA 基因和人 -干扰素基因融合的产 物; Syncria 是 HSA 基因和胰高血糖素样肽 ( GLP- 1) 基因融合的产物;Albuferon- TM 是 HSA 基因和 IFN 基因融合表达的蛋白。临床前和临床数据显 示， 白蛋白融合技术带来的长效治疗方法， 其疗效和 安全 性 已 达 到 或 超 过 了 现 有 的 蛋 白 药 物。 而 Albuferon- TM更是进入了期临床试验， 药物动力 学研究表明， 由于融合 HSA 后药物的半衰期延长， Albuferon- TM可 24 周间隔给药， 这将更有利于提 高使用药物的顺应性， 并防止对联合使用的抗病毒 药物( 如蛋白酶抑制剂) 产生耐药性 36。 再如 ConjuChem 生物技术公司的药物亲合构建 ( drug affinity complex，DACTM) 技术平台和预偶联 药 物 亲 合 构 建 ( preformed conjugate-drug affinity complex，PC-DACTM) 技术平台。当应用于一个给定 的多肽药物， DACTM和 PC-DACTM能在确保其治疗活 性的同时， 显著提高药物作用时间， 提升其安全性。 通过此技术的表达， 能明确多肽药物与白蛋白结合 后偶联物的结构。每个 DAC 单元包括药物、 白蛋 白， 以及用来形成持久性结合的化学基团( 通常为 顺丁烯二酰亚胺结构) 。对于每个 DAC 结构， 连接 分子的位置以及长度都经过优化， 以确保药物和蛋 白结合后母体药物依然保留相当大的活性。多数 DAC 肽都是通过顺丁烯二酰亚胺结构形成， 其反应 速度快且能专一性地与白蛋白 34 位的半胱氨酸残 基( 巯基) 反应。该巯基位于白蛋白 IA 亚区， 这一 游离的巯基处在蛋白表面的疏水道中。当 HSA 与 长链脂肪酸结合， 这一疏水道就会展开， 暴露这一结 合位 点。 由 于 结 合 了 白 蛋 白，DACTM以 及 PC- DACTM肽能避免快速降解和排泄， 并且有效承接白 蛋白 其 他 药 代 动 力 学 特 性。 ConjuChem 的 PC- DACTM:Exendin- 4 ( CJC- 1134) 是 Exendin- 4 与白蛋 白的偶联物的注射制剂， 这一偶联物是一种长效的 结合蛋白抗糖尿病制剂， 临床表现出良好的耐受性， 且在 /期临床实验中每周一次给药即可有效控 制体内葡萄糖水平 37。皮下注射该产品也提高了 糖尿病人用药的顺应性。 将蛋白及多肽类药物以非共价连接形式与白蛋 白进行黏附是另一种以白蛋白为载体的有效延长此 类药物半衰期的手段， 这种方法是将一段可黏附白 蛋白的多肽或蛋白与细胞因子、 抗体、 抗原等连接， 形成一个较大的分子， 从而使其半衰期延长并兼具 有生物学活性和治疗功能。Genentech 的 AB Fab ( albumin-binding fragment) 技术正是运用了以上原 理。例如他们将血清白蛋白结合肽与曲妥珠单抗的 Fab 片段融合， 使这一抗体与白蛋白的亲合力提高 了 10 倍，血 浆 清 除 率 显 著 减 小，而 结 合 抗 原 ( HER2) 的生物活性保持不变 38。 还有 Novo Nordisk 开发的多肽药物脂肪酸衍生 物， 这一衍生物能物理结合内源性白蛋白。白蛋白 分 子上有5个脂肪酸结合位点， 结合常数在107 图 3Levemir 结构图( Novo Nordisk) Fig 3Structure of Levemir ( Novo Nordisk) 1752化学进展第 23 卷 108之间10。Novo Nordisk 已成功开发 Levemir ， 该产品通过将胰岛素肉豆蔻酸衍生物结合于白蛋白 的脂肪酸结合位点， 使其 达到 长 效 作用目的 39。 Levemir 的结构如图 3 所示， 它不同于人胰岛素的 特征在于 B30 位去掉了苏氨酸， B29 位连接了脂肪 酸链， 用于结合内源性白蛋白。 4物理结合的白蛋白载药 白蛋白纳米粒是以白蛋白为载体， 包封或吸附 药物， 形成粒径一般在 101 000nm的一种固态胶 体药物释放体系， 目前主要研究的是作为抗肿瘤药 物载体。白蛋白微球通常是通过化学交联或通过在 高温下加入有机溶剂和稳定剂制备而成。这些粒子 的体内分布主要由粒径大小决定 40， 粒径 100nm 的粒子能穿过肝窦内皮细胞窗孔， 在肝部积累而不 进入体循环; 粒径在 100200nm 的纳米粒表面经 亲水性基团修饰后可避免网状内皮系统吞噬， 成为 长循环系统;13m 的小微球会被网状内皮系统 摄取， 并在肝和脾以及实体瘤部位聚集; 1550m 的稍大微球具有肺毛细血管床靶向功能， 并适合栓 塞肾脏血管; 50150m 的微球适合栓塞肝脏。因 此目前， 人们已经认识到白蛋白是根据其制成的纳 米粒或微球的粒径大小选择性地在体内分布， 所具 有的是被动靶向性质， 并不能有效地杀伤肿瘤细胞， 所以有研究对白蛋白进行化学修饰， 或在白蛋白微 球上连接穿膜肽， 使包裹药物的微球有效地进入肿 瘤细胞。除了作为药物载体， 白蛋白微球还可作为 诊断试剂载体。要指出的是本部分所述物理结合的 白蛋白载药并不包括有化学行为的白蛋白诊断试 剂， 这里只是简要介绍白蛋白在诊断学上的应用。 4 1白蛋白纳米粒 用白蛋白纳米粒包封研究的抗肿瘤药主要有阿 霉素、 氨甲喋呤等。临床应用成果的典型范例是 American Pharmaceutical Partners 公司开发的以人血 清白蛋白为载体的紫杉醇产品 AbraxaneTM， 这一产 品成功避免了以往紫杉醇注射剂产品因溶剂问题带 来的一系列副反应， 并大大提高了紫杉醇的溶解 性能。 最早上市的紫杉醇静脉给药制剂为紫杉醇注射 液( Taxol ) 。1ml Taxol 中含有 527mg 聚氧乙烯蓖 麻油( Cremophor EL) 和 49. 7% 无水乙醇， 该溶剂系 统对血管具有极大的刺激性， 导致 Taxol 的使用给 患者带来极大的不便， 需采用手术用的大的特殊输 注导管才能顺利给药， 且用药后还可能引起过敏反 应， 其静脉输注时间通常至少需要 3h。这种水溶液 注射剂在静脉注射前必须采用抗过敏治疗 41。研 究显 示 Abraxane 可 以 在 快 速 生 长 的 肿 瘤 中 积 蓄 42， 且 Abraxane 具有胜过 Taxol 的显著优点43: 该产品无需前驱给药预防过敏反应， 可采用标准静 脉输注导管、 以较 Taxol 高 50% 的剂量、 于 30min 内 静脉给药。临床试验显示， Abraxane 用于治疗经蒽 环类药物辅助联合化疗失败或 6 个月内又复发的转 移性乳腺癌病人后， 其疗效反应率和病人存活率都 显著优于 Taxol38。 继 2005 年 1 月获得 FDA 认可， Abraxane 进一 步地进行了诸如新辅助疗法等研究 44， 除了一线用 于治疗乳腺癌， 还可用于其他癌症的治疗如非小细 胞癌、 卵巢癌、 胰腺癌等。另外， 一些基于 Abraxane 的研究也如火如荼地展开着 45， 46， 较为特色的是 Priya 等 在 Abraxane 上 连 接 肿 瘤 靶 向 肽 LyP- 1 ( CGQKRTRGC ) ，结 果 表 明 LyP- 1-abraxane 相 比 Abraxane 极显 著 得 抑制了血管 外 肿 瘤 生 长 ( P 0. 01) ， 提高了纳米粒的治疗活性 47。 4 2白蛋白微球 白蛋白微球除了具有治疗学上的运用价值， 目 前实际运用更为广泛的是作为诊断试剂载体。有关 白蛋白载药微球的研究目前仍停留在基础研究阶 段， 临床应用仍然受到很大限制， 因此本文不再赘述 治疗学方面的应用发展情况。 至于其在诊断学上的应用， 早在 1974 年， Lyster 等已开发有粒径为 1090m 的 99m Tc-MAA 大颗粒 聚合白蛋白， 并用作肺显像剂 47。99m Tc-MAA 是由 吸附 亚 锡 离 子 的 大 颗 粒 聚 合 白 蛋 白 ( MAA)和 99mTcO 作用， 使高价锝还原成四价锝螯合而成的。 这一聚合白蛋白被陆续发掘出众多作用， McDonagh 等发现 其用 于 肺 灌 注 扫描时与 甲 状 腺 和 胃 的 关 联 48; Dhabuwala 等将其用于选择性内放疗后转移 性肝癌的诊断应答 49。白蛋白在诊断学方面的应 用不止于此， 将白蛋白与一定量的亲和素混合后可 制成的白蛋白超声造影剂 50; 白蛋白微球经外周静 脉弹丸式注射可用作磁共 振显像对比剂 51。自 1987 年 FDA 正式批准 Schering 生产的 Magnevist 进 入临床， 各种影像学检查试剂的发展正向着具有器 官或组织特异性方向推进。 5白蛋白的修饰改性 近年来， 通过各种方法修饰改性使白蛋白纳米 粒或微球具有新的性质成为一个研究热点， 如上述 第 8 期张建军等白蛋白作为药物载体的研究1753 白蛋白纳米粒中提及的基于 Abraxane 的改性。大 多数对白蛋白的修饰是针对临床使用存在缺陷的改 善， 目的在于提高载药量， 增强靶向性等。 在提高白蛋白靶向性方面研究较多的是提高肝 靶向。典型的是将糖蛋白偶联物( L-HSA) 的硫醇盐 与 DOXO 结合， 该偶联物会选择性地与唾液酸糖蛋 白受体结合而进入肝脏细胞， 通过发生细胞内摄作 用在溶酶体中降解载体， 这样能防止肝脏毒性及肝 外副作用。该方法已在临床前研究中得到证实， 偶 联物 L-HSA-DOXO 经 体 内 试 验 被 证 实 较 之 单 独 DOXO 具有高效肝靶向功能( P 0. 05) ， 且能同时 抑制不表达唾液酸糖蛋白受体肝细胞癌的生长 52。 其余可连接到白蛋白上的分子主要有甲氧基聚 乙二醇( mPEG) 、 含巯基的分子、 各种抗体、 表皮生 长因子 53 及 一 些 小 分 子 配 体 等。 研 究 证 实 经 mPEG 修饰得到的 HSA-mPEG 毫微球表面吸附的血 浆蛋白比未修饰的要少， 意味着这种微球避免了网 状内皮系统的吞噬 54。将半胱氨酸等物质上的巯 基引入 HSA 微球表面， 再用顺丁烯二酰亚胺活化的 抗生物素蛋白与巯基反应， 将其连接到 HSA 上， 这 样生物素标记药物就能快速而稳定地与毫微球上的 抗生物素蛋白结合， 由此能构建一种高效的生物素 标记药物的运载系统 55。 表面偶联单克隆抗体能使白蛋白获得一定靶向 性， 但多数工作还停留在体外研究阶段， 要实现体内 的靶向性还需更加深入的研究。近几年研究蛋白修 饰改性比较多的还有糖基化蛋白， 其主要目的是探 究体内生理病理过程 56。基础研究最为广泛的是 在白蛋白中引入受体的识别配基以提高其作为药物 载体的靶向性， 这些配体物质主要为小分子物质， 包 括叶酸 57或糖类58。这类修饰的实现主要是通过 将配体分子连接于白蛋白活性氨基( 主要是赖氨酸 残基及末端氨基) 上。在载体自组装前， 将配体连 接到载体的一个成分上在化学上相对容易， 但这种 方法的缺点是在载体的最终组装完成后， 一部分结 合的配体会被包入微粒的内部， 从而不能与受体结 合 59， 对靶向性贡献不大， 因此临床上鲜有出现利 用这种方式提高白蛋白药物载体靶向性的例子。 6展望 白蛋白最初是用于动物及人的肺部扫描和循环 系统研究， 自 1974 年首次作为抗癌药物载体以来， 相继被用作诊断试剂、 靶向给药、 化学栓塞治疗的载 体。近几年的研究中， 白蛋白作为药物载体多应用 于静脉注射的被动靶向运输。其作用之广从提高药 物溶解度( 如 AbraxaneTM) 到延长药物的半衰期( 如 MTX-HSA) 再到提高药物疗效( 如 INN0- 206) 。在 以白蛋白为载体的不同技术的支持下， 已经成功地 发展了几个技术平台， 如本文介绍的融合 HSA 技术 平台、 DACTM技术平台、 PC-DACTM技术平台和 AB Fab 技术平台等。 目前针对提高白蛋白载体的靶向性的研究多围 绕提高其作用于肿瘤组织的靶向性。白蛋白载药的 生物学基础中提到病理状态下， 肿瘤组织淋巴回流 较少， 这提示我们在病理条件下， 淋巴回流入血速率 减小， 利用淋巴靶向的物质修饰白蛋白有利于延长 驻留时间， 提高药效。除了注射给药， 白蛋白载药体 系还可用于不同途径给药的体内治疗。牛血清白蛋 白( BSA) 是白蛋白中常用的一种， 口服没有免疫原 性， 成本低， 可以促进亲脂性药物的跨膜转运 60 ， 能 提高亲脂性药物的跨肠膜吸收， 提高口服生物利用 度， 可作为一种理想的口服药用辅料。因而除了开 发注射用白蛋白载体给药体系外， 口服给药也可成 为白蛋白载体给药体系的热点研究领域。 参 考 文 献 1Thakkar H，Sharma R K，Mishra A K，Chuttani K，Murthy R R AAPS Pharmscitech ，2005，6( 1) :E65E73 2Muller B G Pharm Res ，1996，13( 1) :3237 3Maia C S J drug Target ，2002，10( 6) :489495 4Xiao J B，Chen J W J Photoch Photobio A，2007，191( 2 / 3) :222227 5Zhao H W，Ge MSpectrochimActa A，2006，65 ( 3 /4 ) : 811817 6Sun S F，Zhou B，Hou H N，Liu Y，Xiang G Y Int J Biol 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