韓金津，李英鵬，呂邵娃，平洋，李永吉#（.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，哈爾濱50040；.天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，天津 30093）

近年來，中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）疾病的發(fā)病率不斷升高，這類疾病具有病程長、治療進展緩慢等缺點[1]。臨床上的治療障礙主要是血腦屏障（BBB），BBB是由腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞（BCEC）、星形膠質(zhì)細(xì)胞（Astrocyte）的終足、周細(xì)胞和血管基膜等構(gòu)成的一種致密結(jié)構(gòu)，BBB正常的生理功能是選擇性地攝取大腦所需的物質(zhì)，同時排出有害物質(zhì)，但BBB也阻礙了藥物以非侵入性方式進入腦內(nèi)[2]。為了使CNS疾病得到充分治療，可以采用腦部給藥方式，如直接腦部注射給藥、暫時性打開BBB給藥、被動靶向給藥及主動靶向給藥等[3]。腦部注射給藥方法復(fù)雜、危險系數(shù)較大，而且可能造成腦部永久性損傷；短暫性打開BBB給藥方法也會造成腦損傷，且這種繞過BBB的方法不允許選擇性積累藥物，因此，為避免嚴(yán)重的副作用，劑量必須控制在對正常組織無毒的水平[4]；被動靶向給藥也存在一定的缺陷，可能導(dǎo)致治療部位的納米載體出現(xiàn)非均勻分布[5]?；贐BB中受體和轉(zhuǎn)運體的發(fā)現(xiàn)，使主動靶向成為現(xiàn)代腦靶向遞藥系統(tǒng)研究的熱點。主動靶向包括受體介導(dǎo)、轉(zhuǎn)運體介導(dǎo)及吸附介導(dǎo)3種方式，以受體和轉(zhuǎn)運體的配體作為功能基，采用共價鍵或非共價鍵連接方法對其進行修飾所構(gòu)建的腦靶向遞藥系統(tǒng)，可使得藥物跨越BBB并且在腦內(nèi)病灶部位釋藥，最終有效地治療CNS疾病。筆者以“功能基”“修飾”“腦靶向”“Functional group”“Modified”“Brain-targeting”等為關(guān)鍵詞，組合查詢2001年1月－2018年12月在中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)、維普網(wǎng)、PubMed、Elsevier、Springer Link等數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)文獻(xiàn)，共檢索到相關(guān)文獻(xiàn)394篇，其中有效文獻(xiàn)41篇?，F(xiàn)從受體介導(dǎo)、轉(zhuǎn)運體介導(dǎo)、吸附介導(dǎo)3個方面進行綜述，以期為功能基修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng)的研究提供參考。

1 功能基修飾受體介導(dǎo)的腦靶向遞藥系統(tǒng)

BBB表面上有能夠特異性識別的內(nèi)源性受體，以受體的配體作為功能基，修飾載藥系統(tǒng)以構(gòu)建腦靶向遞藥系統(tǒng)，通過配體與相應(yīng)受體的特異性結(jié)合，介導(dǎo)藥物入腦。常見的受體包括轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（TfR）、低密度脂蛋白受體（LDLR）及相關(guān)蛋白（LRP）、N-乙酰膽堿受體（nAChR）、胰島素受體、清道夫受體BⅠ、白喉毒素受體、緩激肽B2受體等[6-7]。

1.1 TfR介導(dǎo)的腦靶向遞藥系統(tǒng)

轉(zhuǎn)鐵蛋白（Tf）是一種能與TfR特異性結(jié)合的Ⅱ型跨膜糖蛋白，在正常細(xì)胞中含量較少，但在腫瘤細(xì)胞和BBB細(xì)胞中含量較多，TfR的過度表達(dá)已被眾多研究人員用于改善藥物的BBB運輸[8]。

1.1.1 Tf修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng) Tf是一種存在于脊椎動物體液及細(xì)胞中的Ⅱ型跨膜糖蛋白家族，在人的血管中廣泛存在。Sonali S等[8]以酸化的D-α-生育酚琥珀酸聚乙二醇酯（TPGS）為載體，共價結(jié)合至Tf的氨基末端，并裝載在脂質(zhì)體（LP）的表面上，通過溶劑注射方法將治療劑多烯紫杉醇（DTX）和顯像劑（QDs）包封在LP的親脂部分中；對腦癌模型大鼠給藥2 h后發(fā)現(xiàn)，非靶向的LP（TPGS-DTX-QD）和靶向LP（Tf-TPGS-DTX-QD）的效率分別是陽性對照藥DTX的4.41倍和8.91倍?？妭ヤh等[9]構(gòu)建了Tf修飾的載DTX的LP（DTX-Tf-LP），作用于體外腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞（C6）和腦內(nèi)皮細(xì)胞（bEnd.3）后發(fā)現(xiàn)，C6、bEnd.3細(xì)胞對DTX-Tf-LP的攝取率分別是空白LP的3.2倍、2.6倍，DTX-Tf-LP對C6、bEnd.3細(xì)胞的增殖抑制作用大于DTX-LP和DTX，表明，DTX-Tf-LP能夠被C6、bEnd.3細(xì)胞攝取，并抑制其增殖。

1.1.2 抗TfR的單克隆抗體修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng) 采用小鼠抗大鼠TfR的單克隆抗體OX26作為功能基，其能與TfR結(jié)合，避免與內(nèi)源性Tf競爭，減少副作用[6]。Shen J等[10]構(gòu)建了小鼠抗大鼠TfR的單克隆抗體OX26修飾的載人參皂苷 Rg1（Rg1）的聚-γ-谷氨酸納米粒（PHRO）；建立糖尿病腦梗死模型大鼠后，尾靜脈注射PHRO，PHRO可以增加糖尿病腦梗死模型大鼠中的Rg1在腦中的分布。蘇木精-伊紅（HE）染色和透射電鏡結(jié)果顯示，PHRO組比游離Rg1治療組的腦壞死有所改善。Monsalve Y等[11]用小鼠抗大鼠TfR的單克隆抗體OX26修飾的殼聚糖納米粒，然后腹腔注射給藥小鼠，與未修飾的殼聚糖納米粒相比，小鼠抗大鼠TfR的單克隆抗體OX26修飾的殼聚糖納米粒的腦攝取率較高。除小鼠抗大鼠TfR單克隆抗體外，大鼠抗小鼠TfR的單克隆抗體RI7217也被廣泛應(yīng)用。Salvati E等[12]采用生物素/鏈霉抗生物素蛋白連接與巰基-馬來酰亞胺共價結(jié)合兩種方法，構(gòu)建大鼠抗小鼠TfR的單克隆抗體RI7217修飾的LP，用共聚焦顯微鏡和放射化學(xué)技術(shù)進行腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（hCMEC/D3）的攝取和透過性試驗，結(jié)果表明，RI7217能增加LP的細(xì)胞攝取量和跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運。

1.2 LDLR及LRP介導(dǎo)的腦靶向遞藥系統(tǒng)

LDLR家族由10種受體構(gòu)成，分布于不同的組織中，且在BBB上分布較多；其特異性的配體為低密度脂蛋白（LDL）、載脂蛋白（Apo）等，常用的功能基包括乳鐵蛋白（Lf）、Angiopep-2、載脂蛋白E（ApoE）等[7]。

1.2.1 Lf修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng) Lf具有80 kDa的分子量，并且是Tf家族天然存在的鐵結(jié)合糖蛋白[7]。有研究表明，LRP特異性拮抗藥對Lf跨BBB表現(xiàn)出很高的抑制率，表明Lf跨BBB與LRP有關(guān)[6]。Meng Q等[13]構(gòu)建了Lf耦聯(lián)N-三甲基化殼聚糖修飾的載石杉堿甲（HupA）的聚乳酸-羥基乙酸納米粒（Lf-TMC-NPs-HupA）；與HupA溶液相比，Lf-TMC-NPs-HupA在人支氣管上皮樣細(xì)胞系（16HBE）中表現(xiàn)出更低的毒性。細(xì)胞攝取試驗表明，在16HBE和人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞（SH-SY5Y）中Lf-TMC-NPs-HupA的累積高于非靶向納米粒；且體內(nèi)成像結(jié)果顯示，Lf-TMC-NPs-HupA在大腦中比非靶向納米粒表現(xiàn)出更高的熒光強度和更長的停留時間。Liu S等[14]用Lf修飾的載柔紅霉素加和厚樸酚的LP，經(jīng)修飾后的LP能夠跨越BBB轉(zhuǎn)運抗腫瘤藥物，抑制腫瘤細(xì)胞侵襲并破壞腫瘤細(xì)胞形成的非內(nèi)皮細(xì)胞襯覆的微血管通道（VM），經(jīng)修飾后的LP通過實體瘤的高通透性和滯留效應(yīng)（EPR）在腫瘤組織中富集，從而改善對腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用。

1.2.2 Angiopep-2修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng) Angiopep-2是一種由19個氨基酸分子組成的多肽，其能與LRP受體特異性結(jié)合，通過內(nèi)吞方式入腦[15]。與其他蛋白如Tf、Lf和抑肽酶等相比，Angiopep-2具有更高的腦穿透能力[16]。Wang L等[17]構(gòu)建Angiopep-2修飾的載多柔比星（DOX）和表皮生長因子受體（EGFR）siRNA的PLGA納米粒（ANG-PLGA-DOX-siRNA）。ANG-PLGA-DOX-siRNA可以有效地將DOX和EGFR siRNA遞送到腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞（U87MG）中，對U87MG細(xì)胞具有顯著的抑制作用。焦秀秀等[18]構(gòu)建Angiopep-2修飾的載DOX的硫辛酸-聚精氨酸組氨酸多肽納米膠束（LHRss-An-DOX），通過體外BBB模型考察載藥膠束的跨膜轉(zhuǎn)運效率。結(jié)果表明，LHRss-An-DOX的跨BBB效率分別是LHRss-DOX和游離DOX的2.04倍和4.27倍。

1.2.3 ApoE修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng) Apo來源于人體的血液和組織液。Apo可與腦內(nèi)皮細(xì)胞高度表達(dá)的LDLR或LRP特異性結(jié)合，通過內(nèi)吞作用跨過BBB[7]。Raudszus B等[19]分別用ApoE、穿透蛋白、卵清蛋白修飾聚乳酸（PLA）納米粒，在細(xì)胞攝取試驗中，穿透蛋白和ApoE修飾的納米粒的攝取率明顯高于卵清蛋白或未修飾的納米粒。Kreuter J等[20]發(fā)現(xiàn)聚山梨酯80涂布的聚氰基丙烯酸丁酯納米粒（PBCA-NP）在血液循環(huán)中與ApoE結(jié)合，并通過LDLR介導(dǎo)，將藥物遞送入腦。Wagner S等[21]構(gòu)建了ApoE修飾的人血清白蛋白納米粒，通過與腦內(nèi)皮細(xì)胞上的LDLR特異性結(jié)合介導(dǎo)藥物入腦。

1.3 nAChR介導(dǎo)的腦靶向遞藥系統(tǒng)

nAChR能在BCEC上表達(dá)。RVG29是狂犬病毒糖蛋白（RVG）中的一段29個氨基酸序列的多肽，能與nAChR特異性結(jié)合。RVG29可以通過nAChR將核酸、基因或藥物帶入腦內(nèi)皮細(xì)胞，穿過BBB，并進入腦內(nèi)[22]。Hua H等[23]構(gòu)建了RVG29修飾的載DTX的聚乙二醇-聚乳酸-羥基乙酸共聚物納米粒（DTX-NPs），結(jié)果表明RVG29修飾的DTX-NPs具有良好的穿透能力并且能夠通過BBB；C6細(xì)胞體外攝取試驗結(jié)果表明，RVG29修飾的DTX-NPs通過與C6細(xì)胞表面上的nAChR的特異性結(jié)合促進其被攝取。You L等[24]以RVG29修飾的載去鐵胺（DFO）單甲氧基聚乙二醇-聚乳酸-羥基乙酸共聚物納米粒靜脈注射于經(jīng)1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（MPTP）誘導(dǎo)的帕金森?。≒D）模型小鼠后，能夠有效地去除模型小鼠大腦中的鐵，從而減少鐵介導(dǎo)的氧化應(yīng)激，最終阻止PD相關(guān)的神經(jīng)元損傷以及神經(jīng)行為缺陷。

1.4 其他受體介導(dǎo)的腦靶向遞藥系統(tǒng)

除上述常見的受體以外，用于腦靶向的受體還包括胰島素受體、清道夫受體BⅠ、白喉毒素受體、緩激肽B2受體等[6-7]。胰島素受體廣泛存在于BCEC膜上，胰島素能與胰島素受體相結(jié)合，跨過BBB，但胰島素在血液中由于降解產(chǎn)生低血糖反應(yīng)，所以不能直接用于腦靶向的配體[25]。清道夫受體BⅠ能夠與高密度脂蛋白特異性結(jié)合，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)也有表達(dá)，故以高密度脂蛋白為功能基可通過該受體介導(dǎo)入腦；Kreuter J等[26]通過馬來酰亞胺聚乙二醇活性酯（NHS-PEG-Mal）的連接作用，構(gòu)建了ApoA-I、ApoE3、ApoB-100共價修飾的載洛哌丁胺的納米粒，腹腔注射該納米粒，通過甩尾試驗記錄小鼠抗傷害性反應(yīng)，15 min后，與洛哌丁胺溶液比較，經(jīng)過ApoA-I、ApoE3、ApoB-100修飾的納米粒可產(chǎn)生更大的抗傷害作用。白喉毒素受體存在于BBB、神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞上，而且在病灶部位的腦毛細(xì)血管上高度表達(dá)[6]。CRM197是白喉毒素的突變產(chǎn)物。Gaillard PJ等[27]通過辣根過氧化物酶與CRM197連接，使CRM197通過白喉毒素受體介導(dǎo)跨過BBB。緩激肽B2受體在正常腦組織內(nèi)很少表達(dá)，但在膠質(zhì)瘤組織內(nèi)高度表達(dá)；血管活性物質(zhì)緩激肽或其類似物RMP-7可以與緩激肽B2受體特異性結(jié)合，進而打開血腫瘤屏障（BTB），最終增強神經(jīng)膠質(zhì)瘤疾病的治療效果[28]。

然而，受體介導(dǎo)也存在一定缺點，受體不但在BBB細(xì)胞中廣泛存在，同時在其他外周器官的毛細(xì)血管上表達(dá)[6]。所以，在達(dá)到腦靶向的同時也會增加外周組織的藥物累積。

2 功能基修飾轉(zhuǎn)運體介導(dǎo)的腦靶向遞藥系統(tǒng)

目前在跨BBB的主動靶向策略中，轉(zhuǎn)運體介導(dǎo)轉(zhuǎn)運具有高度識別性，允許藥物或載藥系統(tǒng)穿過細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運，是主動靶向入腦方式之一[29]。

2.1 葡萄糖轉(zhuǎn)運體介導(dǎo)的腦靶向遞藥系統(tǒng)

BBB上有大量的轉(zhuǎn)運體，其中葡萄糖轉(zhuǎn)運體（GLUT1）是BBB中最高效的轉(zhuǎn)運體，GLUT1存在于血液、腦、胎盤和成熟組織中，在血液-組織屏障中廣泛存在，是細(xì)胞吸收葡萄糖，跨血液-組織屏障的基本載體[30]。采用葡萄糖修飾載藥系統(tǒng)，通過與GLUT1的特異性結(jié)合，介導(dǎo)藥物跨過BBB，最終達(dá)到增加腦內(nèi)藥物濃度的目的[31-32]。Ju RJ等[33]使用接枝共聚物聚乙烯己內(nèi)酰胺-聚乙酸乙烯酯-聚乙二醇作為骨架材料，通過用葡萄糖-脂質(zhì)衍生物和地喹氯銨-脂質(zhì)衍生物進行雙重修飾，制備功能性DTX納米膠束。體內(nèi)實驗表明，腦膠質(zhì)瘤模型小鼠通過尾靜脈注射功能性DTX納米膠束后，可以延長其生存期。體外試驗表明，功能性DTX納米膠束能夠增強U87MG細(xì)胞攝取，定位到U87MG線粒體，誘導(dǎo)U87MG細(xì)胞凋亡。牛江秀等[34]采用葡萄糖修飾的泊洛沙姆P105衍生物為載體，制備了DOX膠束，以星型膠質(zhì)細(xì)胞和小鼠腦微血管內(nèi)皮（BMVECs）細(xì)胞模擬體外BBB，比較DOX水溶液、DOX普通膠束、DOX膠束透過BBB的轉(zhuǎn)運率；結(jié)果表明，DOX膠束的BBB轉(zhuǎn)運率明顯高于DOX普通膠束。

2.2 谷胱甘肽轉(zhuǎn)運體介導(dǎo)的腦靶向遞藥系統(tǒng)

谷胱甘肽是一種內(nèi)源性三肽，具有抗氧化作用，通過與BBB上的谷胱甘肽轉(zhuǎn)運體的特異性結(jié)合進入腦內(nèi)。Gaillard PJ等[35]構(gòu)建了谷胱甘肽修飾的載甲潑尼龍的聚乙二醇LP（GSH-PEG-LP），在健康大鼠中，GSHPEG-LP能夠顯著增加藥物的血液循環(huán)時間和腦內(nèi)攝取。在急性自身免疫性腦脊髓炎模型大鼠中，給予游離甲潑尼龍無效，而GSH-PEG-LP可明顯地改善病理癥狀。

3 功能基修飾吸附介導(dǎo)的腦靶向遞藥系統(tǒng)

吸附介導(dǎo)腦靶向遞藥系統(tǒng)的設(shè)計原理是載體表面上的正電荷與BBB膜上的負(fù)電荷之間產(chǎn)生的靜電作用[6]。相關(guān)研究表明[36]，吸附介導(dǎo)的跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運呈時間和藥物濃度依賴特性，跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運過程中需要能量參與，整個過程速度較慢，可以持續(xù)數(shù)分鐘；吸附介導(dǎo)為非特異性結(jié)合，親和力雖低但結(jié)合容量大，不易產(chǎn)生飽和現(xiàn)象。細(xì)胞穿膜肽是一種通過吸附介導(dǎo)跨越BBB的多肽，來源于不同的蛋白家族，長度為10～27個氨基酸，大多數(shù)帶正電。例如TAT肽、Penetratin、Transportan、VP22等，能夠?qū)⒌鞍踪|(zhì)、核酸片段等導(dǎo)入到細(xì)胞中。

夏慧敏等[37]用低分子量魚精蛋白（LMWP）和Penetratin修飾PLA納米粒制成LMWP-PLA-NPs和Penetratin-PLA-NPs，LMWP-PLA-NP通過脂筏介導(dǎo)的內(nèi)吞和直接轉(zhuǎn)運作用來增加細(xì)胞攝取量，Penetratin-PLA-NPs通過脂筏介導(dǎo)、巨胞飲內(nèi)吞和非能量依賴的直接轉(zhuǎn)運作用增加細(xì)胞攝取量。小鼠體內(nèi)藥動學(xué)實驗表明，與LMWP-PLA-NPs比較，Penetratin-PLA-NPs能夠提高藥物在腦內(nèi)的攝取量，同時減少非病灶部位的蓄積。但是細(xì)胞穿膜肽在實際應(yīng)用中也存在一些問題，例如細(xì)胞選擇性差，能與任意的帶正電分子結(jié)合，最終造成藥物在非病灶部位的蓄積，產(chǎn)生副作用。TAT肽是一類富含精氨酸和賴氨酸等堿性氨基酸殘基的正電性多肽。顏露[38]構(gòu)建TAT肽修飾的載胰島素的聚乳酸羥基乙酸共聚物納米粒（Insulin-NPs-TAT）。以氨基熒光素為熒光探針，小鼠鼻腔給藥Insulin-NPs和Insulin-NPs-TAT后，可在嗅球、大腦組織切片中觀察到納米粒綠色熒光，說明納米粒鼻腔給藥后可快速入腦，且與Insulin-NPs比較，Insulin-NPs-TAT藥物入腦量有所提高。

4 討論

近年來，功能基修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng)受到越來越多的關(guān)注，經(jīng)功能基修飾的腦靶向遞藥系統(tǒng)能夠提高藥物在腦內(nèi)的濃度，增加治療效果。但還存在一些問題：（1）與普通制劑相比，腦靶向遞藥系統(tǒng)的腦內(nèi)遞送效率雖有提高，但尚處于初級階段，仍需進一步研究；（2）藥物在腦內(nèi)的分布并不明確，可能增加非病灶部位的藥物濃度，產(chǎn)生毒副作用；（3）腦靶向效率低；（4）工藝復(fù)雜、成本較高。鑒于此，針對BBB和病灶部位，可以構(gòu)建雙級靶向遞藥系統(tǒng)，即在遞藥系統(tǒng)表面同時修飾兩種靶向分子，一種靶向分子靶向于BBB，另一種靶向分子靶向于病灶部位，可以將藥物遞送至病灶部位，有望提高腦部疾病的治療效果并降低藥物在非病灶部位的蓄積。Zhu Y等[39]用TAT肽和Angiopep-2共同修飾納米膠束，納米膠束不僅表現(xiàn)出膠質(zhì)瘤細(xì)胞高選擇性和長循環(huán)，而且還能增強BBB滲透、增加藥物在膠質(zhì)瘤中的富集以及神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的攝取。當(dāng)膠束到達(dá)目標(biāo)位置時Angiopep-2與LRP1的結(jié)合將使TAT肽接近細(xì)胞膜，從而觸發(fā)藥物的細(xì)胞穿透能力[40]。Kim JS等[41]用Angiopep-2和抗CD133單克隆抗體（CD133mAb）共同修飾載藥替莫唑胺（TMZ）免疫脂質(zhì)體，Angiopep-2結(jié)合LRP1滲透BBB中起到第一層靶向作用，CD133mAb將藥物特異性遞送到多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤干細(xì)胞（GSCs）中發(fā)揮第二層靶向作用。腦靶向的效率主要取決于靶向分子與靶標(biāo)之間是否能夠特異性結(jié)合，以及靶標(biāo)分布的專屬性。因此，在后續(xù)相關(guān)研究中建議開發(fā)新靶點和新型靶向分子，進一步提高腦靶向遞藥系統(tǒng)的靶向效率，為開發(fā)操作簡單、成本低廉的腦靶向遞藥系統(tǒng)提供參考。