靶向肿瘤相关内皮细胞的递送研究

靶向肿瘤相关内皮细胞的递送研究演讲人CONTENTS：TAECs的生物学特性及其作为靶向靶点的价值：靶向TAECs递送系统的关键设计要素：靶向TAECs递送策略的研究进展：靶向TAECs递送系统面临的挑战与临床转化瓶颈：未来展望与发展方向目录靶向肿瘤相关内皮细胞的递送研究引言肿瘤的发生发展与血管生成密不可分。作为肿瘤微环境（TumorMicroenvironment,TME）的重要组成部分，肿瘤相关内皮细胞（Tumor-AssociatedEndothelialCells,TAECs）构成了肿瘤血管的主要结构，不仅为肿瘤提供氧气、营养物质和代谢废物排泄通道，还通过分泌细胞因子、趋化因子参与肿瘤免疫逃逸、侵袭转移等关键过程。与正常内皮细胞（NormalEndothelialCells,NECs）相比，TAECs在表面标志物、生物学功能及信号通路激活等方面均表现出显著异常，这种“肿瘤特异性”使其成为抗肿瘤治疗的重要靶点。然而，传统化疗药物和部分靶向药物在递送过程中面临肿瘤组织渗透性差、生物利用度低、脱靶毒性大等问题。如何构建高效、特异的TAECs靶向递送系统，实现药物“精准制导”，已成为肿瘤治疗领域的研究热点。本文将从TAECs的生物学特性、递送系统设计要素、递送策略进展、临床转化挑战及未来方向等方面展开系统阐述，以期为相关研究提供参考。01：TAECs的生物学特性及其作为靶向靶点的价值1TAECs的定义与起源TAECs特指定位于肿瘤组织内部及周围的血管内皮细胞，其起源于血管生成过程中NECs的活化与重编程。在肿瘤缺氧、癌基因激活（如VHL、Ras突变）及促血管生成因子（如VEGF、FGF-2）的刺激下，NECs被“肿瘤化”，转化为具有独特表型和功能的TAECs。值得注意的是，TAECs并非均一群体，不同肿瘤类型、肿瘤发展阶段甚至肿瘤内部不同区域的TAECs均存在异质性，这种异质性既源于肿瘤细胞的异质性，也受局部微环境（如缺氧程度、免疫细胞浸润）的调控。2TAECs的表面标志物特征TAECs表面高表达多种特异性标志物，这些标志物是靶向递送系统识别与结合的“锚点”，主要包括：2TAECs的表面标志物特征2.1VEGFR家族血管内皮生长因子受体（VEGFR）是TAECs最经典的标志物，其中VEGFR2（KDR/Flk-1）在TAECs中的表达水平较NECs升高3-5倍，且其下游信号通路（如PLCγ-PKC-MAPK、PI3K-Akt）的持续激活是TAECs增殖、迁移及血管形成的关键。抗VEGF抗体（如贝伐珠单抗）通过阻断VEGF与VEGFR2的结合，已成为临床一线抗血管生成药物，但其对TAECs的直接靶向性有限，需通过递送系统强化这一作用。2TAECs的表面标志物特征2.2整合素家族整合素（如αvβ3、α5β1）在TAECs中高表达，介导细胞与细胞外基质（ECM）的黏附，参与血管重塑和肿瘤转移。其中，αvβ3整合素在新生血管中特异性表达，而在正常成熟血管中低表达，是TAECs的“理想靶点”。RGD（Arg-Gly-Asp）肽作为αvβ3整合素的天然配体，已被广泛用于构建靶向递送系统。2TAECs的表面标志物特征2.3其他标志物CD105（Endoglin）是TGF-β辅助受体的组成部分，在TAECs中的表达较NECs升高2-4倍，且与肿瘤血管密度及患者预后密切相关；CD144（VE-钙黏蛋白）是内皮细胞间连接的关键蛋白，TAECs中CD144的磷酸化水平异常，导致血管通透性增加；EphrinA2/EphA2信号通路在TAECs中高激活，参与血管分支形态调控。这些标志物共同构成了TAECs的“分子指纹”，为多靶点递送策略提供了可能。3TAECs的功能异常TAECs不仅是血管结构的“砖块”，更是肿瘤微环境的“调控者”，其功能异常直接促进肿瘤进展：3TAECs的功能异常3.1结构异常TAECs排列紊乱、细胞连接松散，形成迂曲、扩张、渗漏的肿瘤血管，导致血流灌注不均、间质压力升高（可达20-40mmHg，远高于正常组织的5-10mmHg），阻碍药物递送。3TAECs的功能异常3.2功能异常-促血管生成：持续分泌VEGF、FGF-2、PDGF等促血管生成因子，形成“正反馈环路”；-免疫抑制：表达免疫检查点分子（如PD-L1）、分泌IL-10、TGF-β，抑制T细胞、NK细胞活性，诱导调节性T细胞（Tregs）浸润；-促转移：通过分泌基质金属蛋白酶（MMPs）降解ECM，为肿瘤细胞侵袭提供路径；同时，TAECs与肿瘤细胞间的“血管内皮-肿瘤细胞（crosstalk）”促进循环肿瘤细胞（CTCs）的黏附与定植。4靶向TAECs的优势与直接靶向肿瘤细胞相比，靶向TAECs具有显著优势：-广谱抗肿瘤效应：肿瘤血管是所有实体瘤的“共性结构”，靶向TAECs可克服肿瘤细胞异质性导致的耐药问题；-克服耐药性：TAECs增殖较慢，不易产生快速耐药，且通过“饿死”肿瘤可逆转肿瘤细胞对化疗/靶向药物的耐药；-协同增强治疗效果：靶向TAECs可改善肿瘤血管正常化（短暂恢复血管结构和功能），提高药物递送效率；同时，通过调控免疫微环境，可与免疫治疗产生协同效应。02：靶向TAECs递送系统的关键设计要素：靶向TAECs递送系统的关键设计要素构建高效的TAECs靶向递送系统需综合考虑靶向识别、载体材料及药物释放三大核心要素，三者协同作用方能实现“精准、高效、安全”的递送目的。1靶向分子的高效识别与结合靶向分子是递送系统与TAECs“对话”的“语言”，其选择需满足高亲和力、高特异性、低免疫原性等要求。1靶向分子的高效识别与结合1.1配体选择策略-天然配体：如RGD肽（靶向αvβ3整合素）、NRP-1配体（靶向神经纤毛蛋白-1，在TAECs中高表达），其与受体的结合亲和力（KD值通常在纳摩尔级别）可满足靶向需求；-抗体及其片段：如抗VEGFR2单抗（贝伐珠单抗）、抗CD105单抗（TRC105），其特异性高，但分子量大（约150kDa），可能影响递送系统的组织穿透性；改造后的单链抗体（scFv，约25kDa）或纳米抗体（VHH，约15kDa）可兼顾亲和力与穿透性；-核酸适配体：通过SELEX技术筛选得到的单链DNA/RNA，可特异性结合TAECs标志物（如VEGFR2），分子量小（约8-15kDa）、免疫原性低、易于修饰，是近年来的研究热点。1靶向分子的高效识别与结合1.2亲和力与特异性的平衡靶向分子与TAECs标志物的亲和力并非越高越好。过高的亲和力可能导致靶向分子与血液中游离标志物结合，无法有效富集于肿瘤部位；而过低的亲和力则无法实现有效结合。研究表明，KD值在10⁻⁷-10⁻⁹mol/L的靶向分子可平衡血液循环时间与肿瘤靶向效率。此外，特异性同样关键，需确保靶向分子不与NECs或其他正常组织细胞结合，避免脱靶毒性。1靶向分子的高效识别与结合1.3多靶向配体的协同作用针对TAECs的异质性，采用多靶向配体（如RGD肽+抗CD105抗体）可提高靶向效率。例如，RGD肽靶向αvβ3整合素，抗CD105抗体靶向CD105，两者通过“双识别”机制增强递送系统对TAECs的结合能力。此外，多靶向配体还可通过阻断多条信号通路，协同抑制TAECs功能。2载体材料的优化与功能化载体是药物的“运输工具”，其材料特性直接影响递送系统的稳定性、生物分布及靶向效率。2载体材料的优化与功能化2.1脂质类载体脂质体是最早应用于临床的纳米载体，由磷脂双分子层构成，具有生物相容性好、毒性低、易于修饰等优点。例如，将RGD肽修饰于脂质体表面（RGD-Lip），可显著提高其对TAECs的靶向性。近年来，阳离子脂质体因其可负载核酸药物（如siRNA、miRNA）成为研究热点，但需优化阳离子脂质种类以降低细胞毒性。2载体材料的优化与功能化2.2高分子聚合物载体-合成聚合物：如聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚乙二醇-聚乳酸（PEG-PLA），具有良好的可控降解性和药物包封率，但疏水性较强可能导致蛋白吸附和快速清除；-天然聚合物：如壳聚糖、透明质酸（HA），具有良好的生物相容性和靶向性（HA可靶向CD44受体，在TAECs中高表达），但机械强度较低、批次稳定性差。通过共聚、接枝等改性可优化其性能，例如HA修饰的PLGA纳米粒（HA-PLGA-NP）可同时靶向TAECs和肿瘤细胞。2载体材料的优化与功能化2.3无机纳米载体如金纳米颗粒（AuNPs）、介孔二氧化硅纳米粒（MSNs）、金属有机框架（MOFs）等，具有高比表面积、易于功能化、可负载多种药物等优点。例如，AuNPs可通过表面修饰RGD肽实现TAECs靶向，并利用光热效应协同治疗；MOFs则因其可调控的孔结构和表面化学性质，成为药物递送的新兴平台。2载体材料的优化与功能化2.4天然来源载体外泌体是细胞分泌的纳米级囊泡（30-150nm），具有低免疫原性、高生物相容性、可穿越生物屏障等优点。通过基因工程改造供体细胞（如间充质干细胞），使其表达TAECs靶向配体（如抗VEGFR2纳米抗体），可构建靶向外泌体（TargetedExosomes,TEXs），负载药物后可实现高效递送。例如，TEXs负载紫杉醇（PTX）可显著提高肿瘤部位药物浓度，降低心脏毒性。3药物释放的时空可控性药物释放的“时空可控性”是递送系统的核心功能之一，需在到达肿瘤部位前保持稳定，在进入TAECs或肿瘤微环境后实现“定点释放”。3药物释放的时空可控性3.1肿瘤微环境响应释放-pH响应：肿瘤微环境的pH值（6.5-7.2）较正常组织（7.4）低，可通过引入pH敏感键（如腙键、缩酮键）实现药物释放。例如，腙键连接的DOX-脂质体在酸性环境中水解，释放DOX，特异性杀伤TAECs；-酶响应：TAECs高表达基质金属蛋白酶（MMPs）、组织蛋白酶（Cathepsins）等，可通过酶敏感底物（如MMPs可降解肽）连接药物与载体，实现酶触控释放；-氧化还原响应：肿瘤细胞内高表达的谷胱甘肽（GSH，浓度约2-10mM）可还原二硫键，构建二硫键连接的纳米载体，实现细胞内药物释放。3药物释放的时空可控性3.2外部刺激响应释放-光响应：利用近红外光（NIR，波长700-1100nm）穿透组织深度大、对生物组织损伤小的特点，构建光热/光敏纳米载体（如AuNPs、上转换纳米粒），在光照下产热或产生活性氧（ROS），实现药物可控释放；-磁场响应：超顺磁性氧化铁纳米粒（SPIONs）在外加磁场引导下可富集于肿瘤部位，并通过磁热效应触发药物释放。3药物释放的时空可控性3.3双重/多重响应释放为提高释放特异性，可设计双重响应系统（如pH/酶响应、pH/光响应），实现“级联释放”。例如，构建pH敏感的聚合物胶束，负载MMPs可降解的肽-DOX偶联物，胶束在肿瘤酸性环境中解聚，释放肽-DOX，随后被MMPs降解，释放游离DOX，显著提高药物在TAECs局部的浓度。03：靶向TAECs递送策略的研究进展：靶向TAECs递送策略的研究进展近年来，基于TAECs的靶向递送策略取得了显著进展，从单一靶向分子到多模态协同递送，从传统化疗药物到新型生物大分子，逐步向“精准化、智能化、个性化”方向发展。1抗体介导的靶向递送系统抗体的高特异性使其成为TAECs靶向的理想工具，主要形式包括抗体-药物偶联物（ADC）和抗体修饰的纳米载体。1抗体介导的靶向递送系统1.1单克隆抗体的直接应用抗VEGFR2抗体（如Ramucirumab）通过阻断VEGF与VEGFR2的结合，抑制TAECs增殖和血管形成，已用于治疗胃癌、肺癌等实体瘤。然而，抗体分子量大，组织穿透性差，难以高效递送至肿瘤深部TAECs。1抗体介导的靶向递送系统1.2抗体-药物偶联物（ADC）ADC通过连接子将抗体与细胞毒性药物（如DM1、PBD）偶联，实现“靶向-杀伤”一体化。例如，抗CD105抗体-毒素偶联物（CARLAC）在临床前研究中显示出对TAECs的高效杀伤作用，且对正常血管毒性较低。然而，ADC的“旁观者效应”较弱（仅杀伤抗体结合的TAECs），且可能产生耐药性（如靶点下调）。1抗体介导的靶向递送系统1.3抗体修饰的纳米载体将抗体偶联于纳米载体（如脂质体、聚合物胶束）表面，可兼具抗体的靶向性和纳米载体的高载药量、长循环时间。例如，抗VEGFR2抗体修饰的DOX脂质体（aVEGFR2-Lipo-DOX）在荷瘤小鼠模型中，肿瘤部位药物浓度较未修饰组提高2.5倍，且心脏毒性显著降低。2多肽类配体介导的靶向递送多肽类配体分子量小、免疫原性低、易于合成和修饰，是TAECs靶向递送的重要工具。2多肽类配体介导的靶向递送2.1RGD肽及其衍生物RGD肽是αvβ3整合素的天然配体，其衍生物如c(RGDfK)、c(RGDyK)通过环化结构提高稳定性。例如，c(RGDfK)修饰的紫杉醇白蛋白纳米粒（c(RGDfK)-Nab-PTX）在临床研究中显示出对胰腺癌的良好疗效，且延长了患者无进展生存期（PFS）。2多肽类配体介导的靶向递送2.2NRP-1靶向肽NRP-1在TAECs中高表达，且参与VEGF信号传导，是TAECs的潜在靶点。例如，NRP-1靶向肽（ATWLPPR）修饰的DOX脂质体可特异性结合TAECs，抑制肿瘤血管生成，且对转移性肿瘤具有显著抑制作用。2多肽类配体介导的靶向递送2.3TAECs特异性多肽的筛选与优化通过噬菌体展示技术可筛选得到具有高特异性的TAECs靶向多肽。例如，多肽TLSKLLAC（T7肽）可特异性结合TAECs表面的转铁蛋白受体，修饰的PTX纳米粒在荷瘤小鼠模型中肿瘤抑制率达78.6%，显著优于游离PTX。3核酸适配体介导的靶向递送核酸适配体（Aptamer）是“化学抗体”，具有高亲和力、高特异性、低免疫原性、易于修饰等优点，在TAECs靶向递送中展现出独特优势。3核酸适配体介导的靶向递送3.1TAECs特异性适配体的筛选通过SELEX技术，已筛选出多种靶向TAECs标志物的适配体，如抗VEGFR2适配体（APT-VEGFR2）、抗CD105适配体（APT-CD105）。例如，APT-VEGFR2的KD值可达0.8nM，较抗VEGFR2抗体的亲和力更高。3核酸适配体介导的靶向递送3.2适配体-药物复合物的构建适配体可直接与药物（如DOX、PTX）通过静电作用或共价键结合，形成适配体-药物复合物。例如，APT-VEGFR2与DOX形成的复合物（APT-DOX）可特异性结合TAECs，通过受体介导的内吞作用进入细胞，释放DOX，抑制TAECs增殖。3核酸适配体介导的靶向递送3.3适配体修饰的纳米递送系统适配体修饰的纳米载体（如金纳米粒、石墨烯氧化物）可提高药物递送效率。例如，APT-CD105修饰的氧化石墨烯（GO-APT）负载DOX后，在荷瘤小鼠模型中肿瘤部位药物浓度较未修饰组提高3.1倍，且显著抑制肿瘤生长。4纳米载体协同靶向递送纳米载体通过负载多种药物或靶向分子，可实现“协同靶向、联合治疗”，提高抗肿瘤效果。4纳米载体协同靶向递送4.1脂质体RGD肽修饰的阳离子脂质体（RGD-CL）可负载siRNA（靶向VEGFR2）和PTX，实现基因治疗与化疗的协同。在荷瘤小鼠模型中，RGD-CL/siRNA-PTX可同时抑制TAECs增殖和肿瘤细胞生长，肿瘤抑制率达85.3%，显著优于单一治疗组。4纳米载体协同靶向递送4.2聚合物胶束HA修饰的PLGA胶束（HA-PLGA）可负载抗血管生成药物（如索拉非尼）和免疫检查点抑制剂（如抗PD-1抗体），通过靶向HA受体（CD44）和TAECs，协同抑制肿瘤血管生成和免疫逃逸。4纳米载体协同靶向递送4.3金属有机框架（MOFs）ZIF-8（沸石咪唑酯骨架材料）可负载DOX和RGD肽，形成RGD-ZIF-8/DOX。RGD肽引导靶向TAECs，ZIF-8在肿瘤酸性环境中降解，释放DOX，同时消耗Zn²⁺诱导TAECs凋亡，实现“靶向递送+离子治疗”的协同效应。5外泌体等生物源性载体递送外泌体作为天然纳米载体，具有低免疫原性、高生物相容性、可跨越生物屏障等优点，是TAECs靶向递送的新兴平台。5外泌体等生物源性载体递送5.1外泌体的来源与特性间充质干细胞（MSCs）来源的外泌体（MSCs-Exos）易于工程化改造，且具有肿瘤趋向性。通过基因工程改造MSCs，使其表达TAECs靶向配体（如抗VEGFR2纳米抗体），可构建靶向外泌体（TEXs）。5外泌体等生物源性载体递送5.2TAECs靶向外泌体的工程化改造将RGD肽基因转染至MSCs，使其分泌的Exos表面表达RGD肽（RGD-Exos），负载PTX后，可特异性靶向TAECs，抑制肿瘤血管生成。在荷瘤小鼠模型中，RGD-Exos/PTX的肿瘤抑制率达76.8%，且无明显的肝肾功能毒性。5外泌体等生物源性载体递送5.3外泌体递送抗肿瘤血管生成药物的案例TEXs负载抗VEGFsiRNA（TEXs/siVEGF）可特异性递送至TAECs，沉默VEGF基因表达，抑制肿瘤血管生成。临床前研究表明，TEXs/siVEGF可显著降低肿瘤微血管密度（MVD），且无脱靶效应。04：靶向TAECs递送系统面临的挑战与临床转化瓶颈：靶向TAECs递送系统面临的挑战与临床转化瓶颈尽管靶向TAECs递送研究取得了显著进展，但从实验室到临床仍面临诸多挑战，需系统分析并寻求突破。1肿瘤异质性导致的靶向效率差异肿瘤异质性是影响靶向效率的核心因素之一。不同肿瘤类型（如肺癌、肝癌、乳腺癌）的TAECs表面标志物表达谱存在差异；同一肿瘤内部，原发灶与转移灶、肿瘤中心与边缘的TAECs也表现出异质性。例如，CD105在肾癌TAECs中的表达率达90%，而在胰腺癌中仅约60%，导致靶向CD105的递送系统在不同肿瘤中的效率差异显著。此外，肿瘤治疗过程中（如化疗、放疗），TAECs表面标志物可能发生动态变化，进一步增加靶向难度。2肿瘤微环境屏障的阻碍1肿瘤微环境的高间质压力、异常血管结构、缺氧及酸性环境共同构成了“递送屏障”，阻碍靶向递送系统富集于TAECs。2-高间质压力：肿瘤血管渗漏导致ECM大量沉积，间质压力升高，压迫血管，减少血流灌注，使递送系统难以到达肿瘤深部TAECs；3-缺氧与酸性环境：缺氧诱导HIF-1α表达上调，促进TAECs分泌VEGF等因子，进一步加重血管异常；酸性环境可导致pH敏感载体过早释放药物，降低靶向效率；4-免疫细胞与ECM相互作用：肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）、癌症相关成纤维细胞（CAFs）等免疫细胞分泌大量ECM成分（如胶原、透明质酸），形成物理屏障，阻碍递送系统渗透。3免疫原性与生物安全性问题外源性递送系统（如纳米载体、抗体）可能引发免疫应答，导致快速清除或过敏反应。例如，聚乙烯亚胺（PEI）作为阳离子聚合物，虽可有效递送核酸药物，但具有较高的细胞毒性和免疫原性；部分抗体（如鼠源抗体）可诱导人抗鼠抗体（HAMA）反应，降低疗效并增加不良反应。此外，递送系统的长期生物安全性尚未完全明确，如纳米颗粒在体内的蓄积器官、代谢途径及潜在毒性仍需深入研究。4规模化生产与质量控制难题靶向递送系统的规模化生产是临床转化的关键瓶颈。纳米载体的制备（如脂质体、聚合物胶束）涉及多种材料，工艺复杂，批次间稳定性难以控制；外泌体的产量低（每10⁶个细胞仅分泌1-5μg外泌体），分离纯化难度大，成本高；靶向配体（如抗体、适配体）的合成与修饰工艺复杂，难以实现大规模生产。此外，递送系统的质量控制标准（如粒径分布、包封率、靶向效率）尚未统一，需建立完善的质量评价体系。05：未来展望与发展方向：未来展望与发展方向针对靶向TAECs递送系统面临的挑战，未来研究需从多靶点协同、智能化设计、联合治疗及临床转化等方面寻求突破。1多靶点协同递送策略针对TAECs异质性，开发多靶点协同递送系统是提高靶向效率的有效途径。例如，同时靶向VEGFR2和αvβ3整合素的双靶向纳米载体，可覆盖更多TAECs亚群，提高靶向覆盖率；此外，靶向TAECs与肿瘤细胞的双靶向系统（如RGD肽修饰的靶向VEGFR2适配体-DOX复合物），可实现“血管-肿瘤”双重打