李鵬熙 萬(wàn)川 陳本壽 李東紅

摘 要 目的：為腫瘤微環(huán)境刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物的設(shè)計(jì)提供參考。方法：以“Folate-targeted”“Tumor microenvironment”“Stimuli-responsive”“Intracellular release”等為關(guān)鍵詞，組合查詢2000年1月-2018年3月在ACS、ScienceDirect、PubMed等數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)文獻(xiàn)，從pH刺激響應(yīng)型、還原刺激響應(yīng)型、酶刺激響應(yīng)型、缺氧刺激響應(yīng)型等4個(gè)方面對(duì)腫瘤微環(huán)境刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物的研究進(jìn)行論述。結(jié)果與結(jié)論：共檢索到相關(guān)文獻(xiàn)138篇，其中有效文獻(xiàn)57篇。腫瘤細(xì)胞的代謝異常，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)的微環(huán)境與正常細(xì)胞表現(xiàn)出顯著差異，如弱酸性、強(qiáng)還原性、酶的過(guò)度表達(dá)、缺氧等。刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物通過(guò)葉酸受體介導(dǎo)的內(nèi)吞進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，在腫瘤細(xì)胞內(nèi)獨(dú)特的微環(huán)境的作用下釋放藥物，從而達(dá)到診斷、靶向治療腫瘤的目的。基于腫瘤微環(huán)境的刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物，借助葉酸的主動(dòng)靶向，可解決抗腫瘤藥物的靶向性不足、穩(wěn)定性差、無(wú)法實(shí)現(xiàn)藥物定位釋放和控制釋藥速度等難題。但是，單一地依靠腫瘤微環(huán)境的靶向治療，容易引發(fā)腫瘤的代償機(jī)制，導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。在應(yīng)用過(guò)程中，刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，如耐藥性、水溶性差、藥物活性受到影響等。未來(lái)刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物的研究方向包括加強(qiáng)多重刺激響應(yīng)型前體藥物的研究，如pH/還原、還原/缺氧、pH/溫度/磁場(chǎng)等多重刺激；將診斷和治療藥物連接到同一刺激響應(yīng)型前體藥物中，可實(shí)現(xiàn)治療和診斷的一體化；進(jìn)行多靶點(diǎn)聯(lián)合治療，可提高靶向性，降低毒副作用；基于腫瘤的微環(huán)境，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型敏感基團(tuán)，可提高藥物活性和定位釋放。

關(guān)鍵詞 腫瘤微環(huán)境；葉酸靶向；前體藥物；細(xì)胞內(nèi)釋藥；釋藥機(jī)制

中圖分類號(hào) R914.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1001-0408（2018）21-3018-07

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2018.21.31

藥物治療是當(dāng)今臨床治療腫瘤的重要手段之一。目前，約有80余種抗腫瘤藥物用于臨床，但均存在一定的副作用[1]?？鼓[瘤藥物副作用的產(chǎn)生主要是由抗腫瘤藥物的靶向性不足、水溶性差、腫瘤組織滲透性差等原因而引起[2]。腫瘤組織由于腫瘤細(xì)胞代謝旺盛，分裂與增殖失控，生理特征與正常細(xì)胞顯著不同：（1）弱酸性環(huán)境。腫瘤細(xì)胞內(nèi)溶酶體（pH 4.5～5.0）、內(nèi)涵體（pH 5.5～6.0）[3-4]、細(xì)胞外微環(huán)境（pH 6.5～7.2）等都屬于弱酸性環(huán)境。（2）酶過(guò)度表達(dá)。胞內(nèi)組織蛋白酶B（CaB）和胞外基質(zhì)金屬蛋白酶2（MMP-2）、MMP-9以及α-淀粉酶等過(guò)度表達(dá)。（3）高還原性環(huán)境。腫瘤細(xì)胞的谷胱甘肽（GSH）是正常細(xì)胞的7～10倍。（4）缺氧。腫瘤細(xì)胞的異常增殖，使得腫瘤細(xì)胞內(nèi)的氧供應(yīng)遠(yuǎn)低于細(xì)胞生長(zhǎng)代謝需要，導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境缺氧[3-6]。刺激響應(yīng)型藥物是指能夠根據(jù)其所處的環(huán)境做出特定響應(yīng)的藥物?；谀[瘤組織獨(dú)特的微環(huán)境，設(shè)計(jì)腫瘤微環(huán)境刺激響應(yīng)型藥物，如刺激響應(yīng)型納米粒、微囊、高分子-藥物偶聯(lián)物、前體藥物等，可有望解決腫瘤藥物的靶向性不足、水溶性差、滲透性低等缺點(diǎn)[7-8]。

然而，隨著人們的研究深入，亦發(fā)現(xiàn)利用腫瘤微環(huán)境設(shè)計(jì)的藥物仍存在諸多缺陷，如穩(wěn)定性不足、無(wú)法透過(guò)生理屏障、在藥物釋放位置無(wú)選擇性、釋放速度不受控制等[9]。而刺激響應(yīng)型藥物大部分采用腫瘤細(xì)胞外獨(dú)特微環(huán)境的被動(dòng)靶向，這使得藥物無(wú)法在靶點(diǎn)區(qū)域達(dá)到有效濃度，即無(wú)治療效果，進(jìn)而阻礙了刺激響應(yīng)型藥物在抗腫瘤中的進(jìn)一步應(yīng)用[10]。

葉酸（FA）又名維生素B9，是細(xì)胞增殖必不可少的一種維生素。哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)缺乏合成葉酸的酶，細(xì)胞的生長(zhǎng)必須依賴從外界獲取葉酸，而葉酸本身很難自由穿過(guò)細(xì)胞膜。大部分哺乳動(dòng)物通過(guò)低親和力的跨膜蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)和葉酸受體（FR）介導(dǎo)的內(nèi)吞作用吸收葉酸。FR對(duì)葉酸表現(xiàn)出高親和力，并在正常組織中低表達(dá)，腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)。葉酸靶向藥物通過(guò)FR介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，可以增加抗腫瘤藥物的靶向性，降低抗腫瘤藥物在正常組織中的分布，減少不良反應(yīng)的發(fā)生[11-13]。腫瘤細(xì)胞內(nèi)外微環(huán)境以及FR介導(dǎo)的內(nèi)吞作用示意圖見(jiàn)圖1。

前體藥物是指藥物經(jīng)過(guò)化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾，得到的在體外無(wú)活性或活性較小、體內(nèi)經(jīng)轉(zhuǎn)化釋放出活性藥物而發(fā)揮藥效的化合物[14]。在前體藥物設(shè)計(jì)合成中，藥物的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，會(huì)影響藥物藥效的發(fā)揮?；谌~酸的靶向性和腫瘤細(xì)胞內(nèi)微環(huán)境的特點(diǎn)，引入胞內(nèi)刺激響應(yīng)型敏感化學(xué)鍵，設(shè)計(jì)胞內(nèi)刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物，可有望解決抗腫瘤藥物的靶向性不足、穩(wěn)定性差、無(wú)法實(shí)現(xiàn)藥物定位釋放和控制釋藥速度等難題[15-16]。胞內(nèi)刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物應(yīng)具有以下特點(diǎn)：（1）生理?xiàng)l件下具有一定的穩(wěn)定性。（2）腫瘤細(xì)胞內(nèi)能快速釋放藥物。（3）主動(dòng)靶向遞藥。近年來(lái)，在該領(lǐng)域已經(jīng)取得較大的研究進(jìn)展。目前，關(guān)于腫瘤微環(huán)境刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物的研究多見(jiàn)于國(guó)外文獻(xiàn)。筆者以“Folate-targeted”“Tumor microenvironment”“Stimuli-responsive”“Intracellular release”等為關(guān)鍵詞，組合查詢2000年1月-2018年3月在ACS、ScienceDirect、PubMed等數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)文獻(xiàn)。結(jié)果，共檢索到相關(guān)文獻(xiàn)138篇，其中有效文獻(xiàn)57篇。現(xiàn)從pH刺激響應(yīng)型、還原刺激響應(yīng)型、酶刺激響應(yīng)型、缺氧刺激響應(yīng)型等4個(gè)方面對(duì)腫瘤微環(huán)境刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物的研究進(jìn)行論述，以期為腫瘤微環(huán)境刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物的設(shè)計(jì)提供參考。刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物設(shè)計(jì)示意圖見(jiàn)圖2。

1 pH刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物

由于腫瘤組織的代謝異常，導(dǎo)致腫瘤組織的pH低于血液和正常組織，特別是腫瘤細(xì)胞內(nèi)的溶酶體（pH 4.5～5.0）和內(nèi)涵體（pH 5.5～6.0）[3-4]。pH刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物利用腫瘤組織和正常組織的pH差異，將抗腫瘤藥物靶向定位于腫瘤組織，通過(guò)FR介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，完成快速釋藥，達(dá)到治療腫瘤的目的。pH刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物的pH敏感鍵，能穩(wěn)定存在于生理pH中，在弱酸性（pH 4.0～6.0）中能斷裂，釋放藥物。筆者整理文獻(xiàn)[17-27]，將常用的pH敏感鍵及其化學(xué)結(jié)構(gòu)、降解產(chǎn)物和敏感pH范圍進(jìn)行歸納，結(jié)果見(jiàn)表1。

與納米載藥系統(tǒng)、高分子藥物載體比較，小分子藥物靶向遞送系統(tǒng)（<2 000 Da）具有良好的穿透性、長(zhǎng)循環(huán)、靶向性等特點(diǎn)，有著巨大的潛在臨床應(yīng)用價(jià)值[28]。多柔比星（DOX）是一種抗腫瘤抗生素，可抑制RNA 和DNA的合成，抗瘤譜較廣，對(duì)胃癌、肝癌、前列腺癌等多種腫瘤均有抑制作用[29]。Ye WL等[29]以氨基乙酸（AMA）為連接基團(tuán)，葉酸作為靶向基團(tuán)，腙鍵為pH敏感鍵，制備了前體藥物1（FA-AMA-DOX），用于化療藥物的靶向遞送。該研究發(fā)現(xiàn)，在pH為5.0條件下，放置2 h，F(xiàn)A-AMA- DOX中DOX的釋放達(dá)到85%；在pH為7.4條件下，放置2 h，DOX的釋放只有15%，表明在前體藥物中引入腙鍵，可實(shí)現(xiàn)在弱酸性（pH=5.0）條件下的藥物釋放。生物活性研究發(fā)現(xiàn)，相同濃度下，與DOX比較，F(xiàn)A-AMA-DOX在FR陽(yáng)性人口腔表皮樣癌細(xì)胞（KB細(xì)胞）中的熒光強(qiáng)度較強(qiáng)，表明FA-AMA-DOX在FR陽(yáng)性KB細(xì)胞中的富集程度更高。在相同濃度下，F(xiàn)A-AMA-DOX對(duì)FR陽(yáng)性人肺腺癌A549細(xì)胞的細(xì)胞毒性，與DOX比較，并未降低。

Leamon CP等[30]利用FR介導(dǎo)的靶向，以長(zhǎng)春堿類衍生物DAVLBH為母體藥物，腙鍵作為pH敏感鍵，葉酸作為靶向基團(tuán)，設(shè)計(jì)合成了前體藥物2（FA-DAVLBH）。藥物釋放研究發(fā)現(xiàn)，在pH為5.0、37 ℃條件下，F(xiàn)A-DAVLBH的溶液中藥物濃度降至一半所需的時(shí)間（t1/2）為5.5 h；在pH為7.4、37 ℃條件下，F(xiàn)A-DAVLBH的t1/2為22 h，表明FA-DAVLBH在pH為5.0的條件下，能實(shí)現(xiàn)藥物的釋放。體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)A-DAVLBH對(duì)FR陽(yáng)性細(xì)胞具有較強(qiáng)的親和力，并具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性，多肽作為連接基團(tuán)，增加了藥物的溶解性。

利用p-甲氧基苯亞甲基乙縮醛（ACA）作為pH敏感基團(tuán)，Yang J等[31]制備了前體藥物3（DAVLBH-ACA-FA，EC193），釋放研究發(fā)現(xiàn)，在pH為5.0、37 ℃條件下，EC193的t1/2為25 min；pH為7.4、37 ℃條件下，EC193的 t1/2為16 h，表明EC193在弱酸性（pH=5.0）條件下，能較快釋放藥物，且能較穩(wěn)定地存在于生理pH（pH=7.4）條件下。生物活性試驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)，EC193并不具有藥物活性，但EC193的釋藥速度大于FA-DAVLBH。前體藥物1～3的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3。

在pH敏感型的葉酸靶向藥物設(shè)計(jì)中，除表1所列舉的常用pH敏感鍵外，還有pH敏感多肽、pH敏感聚合物（陽(yáng)離子聚合物、陰離子聚合物）、pH敏感咪唑衍生物（如N-乙氧基芐醇咪唑）等。pH刺激響應(yīng)型的葉酸靶向前體藥物，通過(guò)FR介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，pH敏感基團(tuán)要在腫瘤細(xì)胞內(nèi)pH條件下（4.5～6.5）完成斷裂，釋放藥物，有望改善藥物的治療效果。pH敏感鍵通過(guò)共價(jià)鍵的形式與抗腫瘤藥物相結(jié)合，會(huì)引起藥物的活性發(fā)生改變，甚至?xí)?dǎo)致藥物失去活性，如EC193。因此，設(shè)計(jì)新型pH敏感鍵、引入親水基團(tuán)等將成為未來(lái)研究的重點(diǎn)[32-34]。

2 還原刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物

由于腫瘤細(xì)胞代謝異常，腫瘤細(xì)胞內(nèi)GSH濃度是正常細(xì)胞的7～10倍，而在正常細(xì)胞內(nèi)的GSH濃度是細(xì)胞外的200倍以上，細(xì)胞內(nèi)具有較高的還原性[35]。在細(xì)胞外，由于GSH濃度較低，雙硫鍵可以穩(wěn)定存在于體液中，如血液、細(xì)胞外基質(zhì)。但在腫瘤細(xì)胞內(nèi)高還原環(huán)境下，會(huì)發(fā)生巰基-二硫鍵交換反應(yīng)，導(dǎo)致載體中二硫鍵發(fā)生斷裂，釋放藥物[36]。因此，基于腫瘤細(xì)胞內(nèi)外還原性差異設(shè)計(jì)還原刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，并取得了顯著的研究進(jìn)展[37]。

還原刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物結(jié)構(gòu)中常用的還原敏感鍵有琥珀酰亞胺-硫醚鍵[37]、二硒鍵[38]、雙硫鍵[39]等。二硒鍵在氧化或還原環(huán)境中均易斷裂，琥珀酰亞胺-硫醚鍵降解速度比雙硫鍵慢。目前報(bào)道的還原刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物大多采用雙硫鍵作為還原敏感鍵。筆者整理文獻(xiàn)[40-41]，將常見(jiàn)的還原敏感雙硫鍵化學(xué)結(jié)構(gòu)、釋放機(jī)制及降解產(chǎn)物進(jìn)行歸納，結(jié)果見(jiàn)表2。

Santra S等[42]利用葉酸和DOX，通過(guò)巰基-二硫鍵交換反應(yīng)法，制備了一種含雙硫鍵的葉酸-DOX前體藥物。該研究表明，在FR陽(yáng)性人肺腺癌A549細(xì)胞中，前體藥物4（Doxo-S-S-Fol）通過(guò)FR介導(dǎo)的靶向作用，靶向腫瘤細(xì)胞并內(nèi)吞進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，在GSH作用下釋放出DOX-SH，顯示較強(qiáng)的細(xì)胞毒性；而前體藥物5（Doxo- C-C-Fol）可通過(guò)FR介導(dǎo)的內(nèi)吞進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，但無(wú)法釋放藥物母體，無(wú)細(xì)胞毒性。前體藥物4在小鼠血液中有良好的穩(wěn)定性，t1/2為47 h，具有良好的臨床應(yīng)用前景。前體藥物4和前體藥物5中的Doxo，是DOX上連接了一個(gè)氧原子，將其簡(jiǎn)寫(xiě)為了Doxo，以區(qū)別于DOX。

喜樹(shù)堿（CPT）為治療癌癥的傳統(tǒng)中藥，但CPT溶解性差、靶向性不足，限制了其在臨床上的廣泛應(yīng)用。Reddy JA等[43]以雙硫鍵作為還原敏感鍵，多肽作為親水基團(tuán)，葉酸作為靶向基團(tuán)，通過(guò)含雙硫鍵活性碳酸酯與巰基交換反應(yīng)，合成了前體藥物6（葉酸-多肽-CPT）。釋放研究發(fā)現(xiàn)，在二硫蘇糖醇作用下1 h，釋藥率>80%。釋放機(jī)制研究表明，雙硫鍵的釋放屬于1，2-釋放機(jī)制。細(xì)胞試驗(yàn)表明，葉酸-多肽-CPT對(duì)FR陽(yáng)性KB細(xì)胞具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性和靶向性。

Vlahov IR等[44]以2-巰基苯甲醇作為連接基團(tuán)，長(zhǎng)春堿類衍生物DAVLBH作為母體藥物，制備了前體藥物7（DAVLBH-Ph-S-S-FA，EC195）。研究表明，EC195在37 ℃、pH為7.4、GSH作用下，t1/2為45 min；小鼠血液中的穩(wěn)定性良好（t1/2>24 h）。釋放機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，以2-巰基苯甲醇作為連接基團(tuán)，釋放機(jī)制屬1，6-釋放機(jī)制。Vlahov IR等[39]在合成EC195過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)，引入2-巰基苯甲醇要比2-巰基乙醇困難，導(dǎo)致利用1，6-釋放機(jī)制設(shè)計(jì)合成的還原刺激響應(yīng)型小分子靶向制劑的研究相對(duì)較少。前體藥物4～7的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖4。

聚乙二醇（PEG）的引入，改善了前體藥物的水溶性。Li D等[45]以光敏劑間-四羥基苯基卟吩（m-THPC）為母體藥物，葉酸作為靶向基團(tuán)，制備了一種靶向前體藥物m-THPC-PEG-FA。研究發(fā)現(xiàn)，m-THPC-PEG-FA對(duì)腫瘤細(xì)胞具有良好的靶向性。細(xì)胞試驗(yàn)表明，m-THPC- PEG-FA具有一定的光毒性，但與母體藥物m-THPC比較，其光毒性有所降低。在前期的研究基礎(chǔ)上，Li D等[46]利用還原敏感的雙硫鍵，又設(shè)計(jì)合成了一種還原刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物，釋放研究表明，該前體藥物在二硫蘇糖醇（DTT）作用下，可完整釋放母體藥物m-THPC。

目前的研究表明，二硫鍵對(duì)還原性環(huán)境敏感的獨(dú)特化學(xué)性質(zhì)，使還原刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的還原環(huán)境下，快速分解并釋放藥物，從而提高藥物的水溶性、靶向性和有效性。然而，有關(guān)還原刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物的應(yīng)用研究尚有許多亟待探討解決的問(wèn)題，如前體藥物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)釋藥的具體部位尚不清楚、雙硫鍵在細(xì)胞內(nèi)斷裂的方式仍存爭(zhēng)議，以及血液及細(xì)胞表面存在的巰基可能影響腫瘤細(xì)胞對(duì)前體藥物的攝取等[47-48]。

3 酶刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物

在腫瘤組織中，腫瘤細(xì)胞的調(diào)控失控及基因過(guò)表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境中某些酶過(guò)度表達(dá)。筆者整理文獻(xiàn)[31，49-51]，將腫瘤組織中常見(jiàn)的異常表達(dá)的酶及其高表達(dá)部位和敏感連接基團(tuán)進(jìn)行歸納，結(jié)果見(jiàn)表3。

葉酸靶向前體藥物要在腫瘤細(xì)胞內(nèi)完成藥物的釋放，必須借助腫瘤細(xì)胞內(nèi)過(guò)度表達(dá)的酶，如CaB和β-葡萄糖醛酸苷酶。CaB在多種腫瘤細(xì)胞內(nèi)過(guò)度表達(dá)，如前列腺癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、肺癌等。在葉酸靶向前體藥物中，引入CaB敏感的多肽GFLG，得到酶刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物將成為人們研究的重點(diǎn)[51]。

Lee H等[52]利用KCNQ2基因抗體（ATTO655）、纈氨酸（Val）、抗環(huán)瓜氨酸肽（Ccp），設(shè)計(jì)合成了前體藥物8（ATTO655-Val-Ccp-FA，F(xiàn)SA）。ATTO655在與葉酸-多肽偶聯(lián)時(shí)，發(fā)生熒光淬滅；細(xì)胞試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前體藥物8通過(guò)FR介導(dǎo)的內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞，并在CaB的作用下釋放出ATTO655時(shí)，可激發(fā)ATTO655的熒光特性。通過(guò)比較CaB、組織蛋白酶L（CaL）、組織蛋白酶S（CaS）對(duì)FSA的影響，發(fā)現(xiàn)FSA在CaB的作用下熒光強(qiáng)度增強(qiáng)3倍，而在CaL、CaS中并未發(fā)現(xiàn)熒光增強(qiáng)。前體藥物8結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖5。

β-葡萄糖醛酸苷酶，也是一種在腫瘤細(xì)胞中過(guò)度表達(dá)的酶。Yang J等[31]利用葡萄糖苷酸（GD）對(duì)β-葡萄糖醛酸苷酶的敏感特性，CPT的衍生物，制備了酶刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物9（FA-GD-CPT）。研究發(fā)現(xiàn)，前體藥物9可通過(guò)1，6-釋放機(jī)制釋放藥物CPT。血液中的穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果顯示，在14 d、37 ℃下，CPT的釋放<1%，表明FA-GD-CPT在血液中具有良好的穩(wěn)定性。前體藥物9釋放機(jī)制見(jiàn)圖6。

4 缺氧刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物

除pH刺激響應(yīng)型、還原刺激響應(yīng)型、酶刺激響應(yīng)型可實(shí)現(xiàn)葉酸靶向藥物腫瘤細(xì)胞內(nèi)釋放藥物外，缺氧刺激響應(yīng)型前體藥物也是目前研究的熱點(diǎn)之一。由于腫瘤細(xì)胞增殖失控，腫瘤組織中血管尚未成熟，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞處于缺氧狀態(tài)。缺氧狀態(tài)下，腫瘤細(xì)胞內(nèi)的氧化還原酶則只有還原性。靶向前體藥物在進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后，在缺氧狀態(tài)下的氧化還原酶[還原前體藥物如絲裂霉素C、溴代異磷酰胺氮芥（TH302）、吲哚醌（EO9）、細(xì)胞色素P450等]的作用下釋放藥物，達(dá)到靶向釋藥的目的。常用的缺氧敏感基團(tuán)有三甲基苯醌類、硝基芳烴類和吲哚醌類。缺氧敏感基團(tuán)為還原性基團(tuán)，在腫瘤細(xì)胞內(nèi)GSH還原性條件下，缺氧敏感基團(tuán)無(wú)法被還原。因此，在葉酸靶向前體藥物中引入缺氧敏感基團(tuán)，可實(shí)現(xiàn)葉酸靶向前體藥物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的定位釋藥[53-55]。還原酶作用下缺氧敏感基團(tuán)的釋放機(jī)制示意圖見(jiàn)圖7。

Bawa KK等[56]利用磷酰胺氮芥（PM）作為抗腫瘤藥物，硝基芳烴（NA）作為缺氧敏感基團(tuán)，制備了可在腫瘤細(xì)胞內(nèi)釋放藥物的缺氧刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物10（FA-PM-NA）。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)FR介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，前體藥物10進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，并在腫瘤細(xì)胞缺氧狀態(tài)氧化還原酶的作用下被還原，釋放PM。與PM比較，前體藥物10的細(xì)胞毒性增加了400倍。前體藥物10的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖8。

缺氧敏感基團(tuán)的釋放機(jī)制雖已被大量文獻(xiàn)報(bào)道，但在葉酸靶向前體藥物設(shè)計(jì)中的應(yīng)用相對(duì)較少。缺氧狀態(tài)下氧化還原酶只具有還原性，但其仍具有一定專一性，缺氧敏感基團(tuán)被過(guò)度修飾后，無(wú)法被還原，限制了其在葉酸靶向前體藥物中的進(jìn)一步應(yīng)用。腫瘤細(xì)胞缺氧導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞并非通過(guò)氧化磷酸化獲得能量，而是通過(guò)糖降解過(guò)程獲得能量。該過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生過(guò)量乳酸和二氧化碳（CO2）。此外，腫瘤細(xì)胞缺氧還導(dǎo)致腫瘤組織內(nèi)的活性氧（ROS）濃度大于正常組織。目前，ROS刺激響應(yīng)型藥物已取得較大研究進(jìn)展，如ROS刺激響應(yīng)型納米藥物[55]、ROS刺激響應(yīng)型微球[56]、ROS刺激響應(yīng)型聚合物等[57]；CO2刺激響應(yīng)型藥物研究相對(duì)較少。

5 結(jié)語(yǔ)

FR在腫瘤組織中的過(guò)度表達(dá)，可在腫瘤細(xì)胞內(nèi)被激活，以FR作為抗腫瘤靶點(diǎn)，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。腫瘤微環(huán)境是腫瘤細(xì)胞賴以生存的環(huán)境，彼此相互依存、相互關(guān)聯(lián)，其特殊理化性質(zhì)，如pH、缺氧、還原性等，成為腫瘤治療的關(guān)鍵靶點(diǎn)。然而，單一的依靠腫瘤微環(huán)境的靶向治療，容易引發(fā)腫瘤的代償機(jī)制，導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移?；谀[瘤微環(huán)境的刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物，借助葉酸的主動(dòng)靶向，可解決抗腫瘤藥物的靶向性不足、穩(wěn)定性差、無(wú)法實(shí)現(xiàn)藥物定位釋放和控制釋放藥物速度等難題。在應(yīng)用過(guò)程中，刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，如耐藥性、水溶性差、藥物活性受到影響等。未來(lái)刺激響應(yīng)型葉酸靶向前體藥物的研究方向主要有：（1）多重刺激響應(yīng)型前體藥物，如pH/還原、還原/缺氧、pH/溫度/磁場(chǎng)等。（2）將診斷和治療藥物連接到同一刺激響應(yīng)型前體藥物中，實(shí)現(xiàn)治療和診斷一體化。（3）多靶點(diǎn)聯(lián)合治療，提高靶向性、降低毒副作用。（4）基于腫瘤的微環(huán)境，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型敏感基團(tuán)，提高藥物活性和定位釋放。

參考文獻(xiàn)

[ 1 ] 王丹丹，朱靜，張偉，等.抗體介導(dǎo)肝靶向抗腫瘤給藥系統(tǒng)的研究進(jìn)展[J].中國(guó)藥房，2018，29（1）：138-140.

[ 2 ] 李劍華.環(huán)境響應(yīng)性納米給藥系統(tǒng)的研究進(jìn)展[J].中國(guó)藥房，2016，27（25）：3589-3591.

[ 3 ] ZHU YJ，CHEN F. pH-responsive drug-delivery systems[J]. Chem Asian J，2015，10（2）：284-305.

[ 4 ] WOJTKOWIAK JW，VERDUZCO D，SCHRAMM KJ， et al. Drug resistance and cellular adaptation to tumor acidic pH microenvironment[J]. Mol Pharm，2011，8（6）：2032-2038.

[ 5 ] AL-AHMADY Z，KOSTARELOS K. Chemical components for the design of temperature-responsive vesicles as cancer therapeutics[J]. Chem Rev，2016，116（6）：3883- 3918.

[ 6 ] SUNDARRAJ K，RAGHUNATH A，PERUMAL E. A review on the chemotherapeutic potential of fisetin：in vitro evidences[J]. Biomed Pharmacother，2018.DOI：10.1016/j.biopha.2017.10.164.

[ 7 ] JAROCH K，JAROCH A，BOJKO B，et al. Cell cultures in drug discovery and development：the need of reliable in vitro-in vivo extrapolation for pharmacodynamics and pharmacokinetics assessment[J]. J Pharm Biomed Anal，2018.DOI：10.1016/j.jpba.2017.07.023.

[ 8 ] ZHANG L，XUE H，CAO Z，et al. Multifunctional and degradable zwitterionic nanogels for targeted delivery，enhanced MR imaging，reduction-sensitive drug release，and renal clearance[J]. Biomaterials，2011，32（20）：4604- 4608.

[ 9 ] 丁一楠，楊蕊，唐秋莎.環(huán)境響應(yīng)型智能探針應(yīng)用于腫瘤治療的研究進(jìn)展[J].腫瘤，2018，38（1）：63-67.

[10] LIU J，ZHANG B，LUO Z，et al. Enzyme responsive mesoporous silica nanoparticles for targeted tumor therapy in vitro and in vivo[J]. Nanoscale，2015，7（8）：3614-3626.

[11] SUDIMACK J，LEE RJ. Targeted drug delivery via the folate receptor[J]. Adv Drug Deliv Rev，2000，41（2）：147- 162.

[12] XIA W，LOW PS. Folate-targeted therapies for cancer[J]. J Med Chem，2010，53（19）：6811-6824.

[13] QIAO J，DONG P，MU X，et al. Folic acid-conjugated fluorescent polymer for up-regulation folate receptor expression study via targeted imaging of tumor cells[J]. Biosens Bioelectron，2016.DOI：10.1016/j.bios.2015.11.021.

[14] 何亮，李勤耕，田睿.前藥載體研究新進(jìn)展[J].中國(guó)藥房，2007，18（2）：141-143.

[15] KUCEROVA L，DURINIKOVA E，TORO L，et al. Targeted antitumor therapy mediated by prodrug-activating mesenchymal stromal cells[J]. Cancer Lett，2017.DOI：10. 1016/j.canlet.2017.08.016.

[16] ZHANG X，LI X，YOU Q，et al. Prodrug strategy for cancer cell-specific targeting：a recent overview[J]. Eur J Med Chem，2017.DOI：10.1016/j.ejmech.2017.08.010.

[17] FATTAL E，COUVREUR P，DUBERNET C. “Smart” delivery of antisense oligonucleotides by anionic pH-sensitive liposomes[J]. Adv Drug Deliv Rev，2004，56（7）：931-946.

[18] PRABAHARAN M，GRAILER JJ，PILLA S，et al. Amphiphilic multi-arm-block copolymer conjugated with doxorubicin via pH-sensitive hydrazone bond for tumor-targeted drug delivery[J]. Biomaterials，2009，30（29）：5757-5766.

[19] DING C，GU J，QU X，et al. Preparation of multifunctional drug carrier for tumor-specific uptake and enhanced intracellular delivery through the conjugation of weak acid labile linker[J]. Bioconjug Chem，2009，20（6）：1163- 1170.

[20] WANG C，WANG G，WANG Z，et al. A pH-responsive superamphiphile based on dynamic covalent bonds[J]. Chemistry，2011，17（12）：3322-3325.

[21] SZAB? I，MANEA M，ORB?N E，et al. Development of an oxime bond containing daunorubicin-gonadotropin-releasing hormone-Ⅲ conjugate as a potential anticancer drug[J]. Bioconjug Chem，2009，20（4）：656-665.

[22] JIN Y，SONG L，SU Y，et al. Oxime linkage：a robust tool for the design of pH-sensitive polymeric drug carriers[J]. Biomacromolecules，2011，12（10）：3460-3468.

[23] TOMLINSON R，HELLER R，BROCCHINI S，et al. Polyacetal-doxorubicin conjugates designed for pH-dependent degradation[J]. Bioconjug Chem，2003，14（6）：1096- 1106.

[24] WU Y，CHEN W，MENG F，et al. Core-crosslinked pH- sensitive degradable micelles：a promising approach to resolve the extracellular stability versus intracellular drug release dilemma[J]. J Control Release，2012，164（3）：338- 345.

[25] BOOMER JA，QUALLS MM，INEROWICZ HD，et al. Cytoplasmic delivery of liposomal contents mediated by an acid-labile cholesterol-vinyl ether-PEG conjugate[J]. Bioconjug Chem，2009，20（1）：47-59.

[26] LUO S，TAO Y，TANG R，et al. Amphiphilic block copolymers bearing six-membered ortho ester ring in side chains as potential drug carriers：synthesis，characterization，and in vivo toxicity evaluation[J]. J Biomater Sci Polym Ed，2014，25（10）：965-984.

[27] THAMBI T，DEEPAGAN VG，CHANG KY，et al. Synthesis and physicochemical characterization of amphiphilic block copolymers bearing acid-sensitive orthoester linkage as the drug carrier[J]. Polymer，2011，52（21）：4753- 4759.

[28] BAWA KK，OH JK. Stimuli-responsive degradable polylactide-based block copolymer nanoassemblies for controlled/enhanced drug delivery[J]. Mol Pharm，2017，14（8）：2460-2474.

[29] YE WL，TENG ZH，LIU DZ，et al. Synthesis of a new pH-sensitive folate-doxorubicin conjugate and its antitumor activity in vitro[J]. J Pharm Sci，2013，102（2）：530- 540.

[30] LEAMON CP，REDDY JA，VLAHOV IR，et al. Synthesis and biological evaluation of EC140：a novel folate-targeted vinca alkaloid conjugate[J]. Bioconjug Chem，2006，17（5）：1226-1232.

[31] YANG J，CHEN H，VLAHOV IR，et al. Characterization of the pH of folate receptor-containing endosomes and the rate of hydrolysis of internalized acid-labile folate-drug conjugates[J]. J Pharmacol Exp Ther，2007，321（2）：462-468.

[32] KANAMALA M，WILSON WR，YANG M，et al. Mechanisms and biomaterials in pH-responsive tumour targeted drug delivery：a review[J]. Biomaterials，2016.DOI：10. 1016/j.biomaterials.2016.01.061.

[33] WANG Z，DENG X，DING J，et al. Mechanisms of drug release in pH-sensitive micelles for tumour targeted drug delivery system：a review[J]. Int J Pharm，2018，535（1/2）：253-260.

[34] GAO WW， CHAN JM，F(xiàn)AROKHZAD OC. pH-responsive nanoparticles for drug delivery[J]. Mol Pharm，2010，7（6）：1913-1920.

[35] DING C，LI Z. A review of drug release mechanisms from nanocarrier systems[J]. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl，2017.DOI：10.1016/j.msec.2017.03.130.

[36] BR?LISAUER L，GAUTHIER MA，LEROUX JC. Disulfide-containing parenteral delivery systems and their redox-biological fate[J]. J Control Release，2014.DOI：10. 1016/j.jconrel.2014.06.012 .

[37] BALDWIN AD，KIICK KL. Reversible maleimide-thiol adducts yield glutathione-sensitive poly（ethylene glycol）-heparin hydrogels[J]. Polym Chem，2013，4（1）：133-143.

[38] MA N，LI Y，XU H，et al. Dual redox responsive assemblies formed from diselenide block copolymers[J]. J Am Chem Soc，2010，132（2）：442-443.

[39] LI J，HUO M，WANG J，et al. Redox-sensitive micelles self-assembled from amphiphilic hyaluronic acid-deoxycholic acid conjugates for targeted intracellular delivery of paclitaxel[J]. Biomaterials，2012，33（7）：2310-2320.

[40] LOO G. Redox-sensitive mechanisms of phytochemical- mediated inhibition of cancer cell proliferation（review）[J]. J Nutr Biochem，2003，14（2）：64-73.

[41] WONG PT，CHOI SK. Mechanisms of drug release in nanotherapeutic delivery systems[J]. Chem Rev，2015，115（9）：3388-3432.

[42] SANTRA S，KAITTANIS C，SANTIESTEBAN OJ，et al. Cell-specific，activatable，and theranostic prodrug for dual-targeted cancer imaging and therapy[J]. J Am Chem Soc，2011，133（41）：16680-16688.

[43] REDDY JA，DORTON R，WESTRICK E，et al. Preclinical evaluation of EC145，a folate-vinca alkaloid conjugate[J]. Cancer Res，2007，67（9）：4434-4442.

[44] VLAHOV IR，LEAMON CP，PARKER MA，et al. Vitamin receptor binding drug delivery conjugates：US， Patent7601332B2[P]. 2009-10-19.

[45] LI D，DIAO J，WANG D，et al. Design，synthesis and biological evaluation of folate-porphyrin：a new photosensitizer for targeted photodynamic therapy[J]. J Porphyr Phthalocya，2010，14（6）：547-555.

[46] LI D，LI P，LIN H，et al. A novel chlorin-PEG-folate conjugate with higher water solubility，lower cytotoxicity，better tumor targeting and photodynamic activity[J]. J Photochem Photobiol B，2013，127（10）：28-37.

[47] VLAHOV IR，LEAMON CP. Engineering folate-drug conjugates to target cancer：from chemistry to clinic[J]. Bioconjug Chem，2012，23（7）：1357-1369.

[48] LEE MH，YANG Z，LIM CW，et al. Disulfide-cleavage- triggered chemosensors and their biological applications[J]. Chem Rev，2013，113（7）：5071-5109.

[49] FOULADI F，STEFFEN KJ，MALLIK S. Enzyme-responsive liposomes for the delivery of anticancer drugs[J]. Bioconjug Chem，2017，28（4）：857-868.

[50] WALTHER R，RAUTIO J，ZELIKIN AN. Prodrugs in medicinal chemistry and enzyme prodrug therapies[J]. Adv Drug Deliv Rev，2017.DOI：10.1016/j.addr.2017.06.013.

[51] SRINIVASARAO M，LOW PS. Ligand-targeted drug delivery[J]. Chem Rev，2017，117（19）：12133-12164.

[52] LEE H，KIM J，KIM H，et al. A folate receptor-specific activatable probe for near-infrared fluorescence imaging of ovarian cancer[J]. Chem Commun（Camb），2014，50（56）：7507- 7510.

[53] LEAMON CP，REDDY JA. Folate-targeted chemotherapy[J]. Adv Drug Deliv Rev，2004，56（8）：1127-1141.

[54] WONG PT，CHOI SK. Mechanisms of drug release in nanotherapeutic delivery systems[J]. Chem Rev，2015，115（9）：3388-3432.

[55] LIU JN，BU W，SHI J. Chemical design and synthesis of functionalized probes for imaging and treating tumor hypoxia[J]. Chem Rev，2017，117（9）：6160-6224.

[56] BAWA KK，OH JK. Stimuli-responsive degradable polylactide-based block copolymer nanoassemblies for controlled/enhanced drug delivery[J]. Mol Pharm，2017，14（8）：2460-2474.

[57] DHARMARAJA AT. Role of reactive oxygen species （ROS） in therapeutics and drug resistance in cancer and bacteria[J]. J Med Chem，2017，60（8）：3221-3240.

（收稿日期：2018-03-15 修回日期：2018-08-14）

（編輯：余慶華）