鄭 君 綜述，張 亮，王志剛 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)超聲影像研究所/超聲分子影像學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 400010)

全世界的惡性腫瘤發(fā)病率和病死率都在迅速增長，儼然已成為世界性公共健康問題[1]。目前臨床常用的惡性腫瘤治療手段主要有外科手術(shù)切除治療、放射治療、化學(xué)藥物治療。其中化療是惡性腫瘤綜合治療措施中非常重要的手段之一。根據(jù)化療的目的可以將化療分為根治性化療、姑息性化療、新輔助化療、術(shù)后輔助化療、腔內(nèi)化療等?；熕幬镏饕ㄟ^干擾腫瘤細(xì)胞核酸合成、破壞DNA結(jié)構(gòu)、影響蛋白質(zhì)合成和功能等方式發(fā)揮抗腫瘤作用?；熕幬飳υ鲋齿^快的細(xì)胞殺傷作用強(qiáng)，因此，在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí)化療藥物可以造成骨髓抑制，導(dǎo)致外周血以白細(xì)胞為主的全血細(xì)胞降低，從而引起免疫力低下，易感染、貧血，甚至出血等嚴(yán)重不良反應(yīng)。隨著納米醫(yī)學(xué)的發(fā)展，越來越多的診療一體化智能反應(yīng)器被開發(fā)出來。結(jié)合刺激響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)治療惡性腫瘤是目前非常有前景的方法[2]。本文通過闡述部分化療藥物的免疫增效作用及刺激相應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)的研究進(jìn)展，為構(gòu)建腫瘤化學(xué)免疫治療納米反應(yīng)器提供參考。

1 化療藥物的免疫增效作用

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，化療藥物通過多種機(jī)制殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí)會(huì)抑制機(jī)體免疫功能。近來多項(xiàng)研究表明，低劑量化療藥物可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的免疫原性細(xì)胞死亡(ICD)，或通過免疫效應(yīng)機(jī)制刺激腫瘤特異性免疫反應(yīng)[3-5]。本部分將從以下兩方面內(nèi)容進(jìn)行闡述：(1)化療藥物促進(jìn)骨髓源性抑制細(xì)胞(MDSCs)的凋亡或誘導(dǎo)其向有效效應(yīng)細(xì)胞的極化；(2)化療藥物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的ICD或腫瘤細(xì)胞的免疫原性調(diào)節(jié)。

1.1 抑制MDSCs或誘導(dǎo)其極化

MDSCs是一種表型異質(zhì)的細(xì)胞群，包括成熟的髓細(xì)胞，如粒細(xì)胞、單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞，以及未成熟的髓單核細(xì)胞前體。腫瘤相關(guān)MDSCs極化后可以分為兩類：“經(jīng)典”途徑激活的M1型巨噬細(xì)胞和“替代”途徑激活的M2型巨噬細(xì)胞[6]。MDSCs作為一種免疫抑制細(xì)胞群，通過抑制腫瘤特異性T細(xì)胞，促進(jìn)腫瘤的免疫逃避和轉(zhuǎn)移；此外，MDSCs直接參與了新生血管的形成和腫瘤細(xì)胞的侵襲，促進(jìn)了腫瘤的進(jìn)展[7]。M1巨噬細(xì)胞通常被認(rèn)為是有效的效應(yīng)細(xì)胞，能殺死微生物和腫瘤細(xì)胞，產(chǎn)生大量的促炎細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素-12(IL-12)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶[8]。相反，M2巨噬細(xì)胞發(fā)揮免疫抑制和促腫瘤作用，在腫瘤發(fā)生早期直接抑制M2會(huì)降低腫瘤形成的能力，隨著癌細(xì)胞的增殖，M2在腫瘤微環(huán)境重塑中的作用增強(qiáng)，分泌不同的細(xì)胞因子，包括：(1)IL-1、IL-6等支持腫瘤生長；(2)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)刺激缺氧區(qū)域的血管生成；(3)IL-10、抑制CD8+T細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的反應(yīng)性并刺激調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的募集[9]。因此，特異性靶向MDSCs是增強(qiáng)抗腫瘤免疫和免疫治療的一種有效途徑。

有研究表明，像多烯紫杉醇這樣的抗微管化療藥物，除了對腫瘤的直接細(xì)胞毒性作用外，還可以通過：(1)誘導(dǎo)M2巨噬細(xì)胞和MDSCs的凋亡，(2)間接或直接誘導(dǎo)M2巨噬細(xì)胞和MDSCs的M1樣極化，刺激T淋巴細(xì)胞，增加細(xì)胞毒性T細(xì)胞(CTLs)對腫瘤的殺傷作用[3]。奧沙利鉑是廣泛應(yīng)用于臨床的抗腫瘤藥物，研究表明，其可以選擇性地消耗MDSCs，同時(shí)能下調(diào)精氨酸酶1和煙酰胺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶2的表達(dá)，進(jìn)一步改善MDSCs的免疫抑制和促腫瘤作用，而同樣作為MDSCs消除劑的吉西他濱并沒有發(fā)現(xiàn)這種作用[10]。相似地，在蒽環(huán)類藥物(如阿霉素、表阿霉素等)中也觀察到類似現(xiàn)象，阿霉素通過誘導(dǎo)活性氧的產(chǎn)生觸發(fā)對MDSCs的特異性凋亡，從而快速清除MDSCs；同時(shí)發(fā)現(xiàn)未被阿霉素清除的殘余MDSCs表現(xiàn)出整體的抑制活性受損，這與T淋巴細(xì)胞活性恢復(fù)相關(guān)，可以為有效的免疫治療創(chuàng)造有利環(huán)境[11]。文獻(xiàn)[5]發(fā)現(xiàn)，5-氟尿嘧啶也可以通過激活caspase-3和caspase-7在體內(nèi)外選擇性地誘導(dǎo)腫瘤相關(guān)MDSCs的凋亡，增強(qiáng)腫瘤內(nèi)抗原特異性CD8+T細(xì)胞活性，抑制腫瘤相關(guān)MDSCs的免疫抑制效應(yīng)。

1.2 ICD/免疫原性調(diào)節(jié)

由特定的化療藥物或物理療法導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡后可以刺激人體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)大的抗腫瘤免疫反應(yīng)，這種細(xì)胞死亡方式被稱為“ICD”[12]?；熣T導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞死亡會(huì)釋放或暴露其表面的分子，這些分子可以作為先天免疫系統(tǒng)的輔助或危險(xiǎn)信號，這些信號被稱為損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)，其中有3個(gè)分子是化療藥物誘導(dǎo)ICD的重要標(biāo)志，它們分別是細(xì)胞表面暴露的鈣網(wǎng)蛋白(CRT)、高遷移率族蛋白盒1(HMGB1)和腺苷三磷酸(ATP)[13]。吞噬作用對于處理凋亡體、避免不適當(dāng)?shù)拿庖叻磻?yīng)、有效吸收病原體和死亡的腫瘤細(xì)胞及激發(fā)抗原特異性免疫反應(yīng)都是必不可少的。CRT可以作為吞噬細(xì)胞吞噬的調(diào)理素參與吞噬作用，表達(dá)在免疫原性死亡細(xì)胞表面的CRT作為“吃我”信號，誘導(dǎo)抗原呈遞和腫瘤特異性CTLs的浸潤，有效激活免疫應(yīng)答[14]。HMGB1可以與Toll樣受體4(TLR4，主要在樹突狀細(xì)胞表達(dá)的Toll樣受體4)結(jié)合促進(jìn)樹突狀細(xì)胞的抗原提呈能力，同時(shí)，與TLR4結(jié)合后可以觸發(fā)骨髓分化反應(yīng)基因(MyD88)，TLR4/MyD88途徑進(jìn)一步增強(qiáng)腫瘤抗原的處理及向T細(xì)胞的提呈能力[15]。自噬促進(jìn)死亡細(xì)胞釋放ATP，構(gòu)成樹突狀細(xì)胞及其前驅(qū)物招募的“找到我”信號和促炎刺激，觸發(fā)NOD樣受體(NLR)家族NLRP3炎癥小體分泌IL-1β，刺激CTLs產(chǎn)生干擾素-γ(IFN-γ)[13]。根據(jù)作用機(jī)制ICD的誘導(dǎo)劑可以分為兩型：其中Ⅰ型誘導(dǎo)劑主要通過側(cè)支內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激效應(yīng)誘導(dǎo)免疫原性，而不是通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激直接誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；而Ⅱ型誘導(dǎo)劑則主要利用內(nèi)質(zhì)網(wǎng)作為靶點(diǎn)改變內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的平衡，從而引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力的變化誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[16]。

除了一些常見的能誘導(dǎo)ICD的化療藥物如阿霉素、奧沙利鉑、米托蒽醌，還有一些化療藥物雖然可以上調(diào)腫瘤細(xì)胞表面的多個(gè)分子，使它們對免疫系統(tǒng)介導(dǎo)的殺傷更敏感，但不誘發(fā)經(jīng)典的ICD[17]。這種作用作為ICD的補(bǔ)充，稱為免疫原性調(diào)節(jié)，即抗癌療法通過改變存活癌細(xì)胞的表面表型，增強(qiáng)抗原特異性CTLs介導(dǎo)的腫瘤殺傷作用，但相比于ICD，免疫原性調(diào)節(jié)不能同時(shí)誘導(dǎo)CRT、HMGB1及ATP表達(dá)的增加[18]。

2 藥物遞送系統(tǒng)

癌癥患者由于長期輸液、采血，反復(fù)大劑量化療，使患者血管壁變薄、脆性增加、彈性下降，容易造成化療藥物外滲?；熕幬锿鉂B可出現(xiàn)血栓性靜脈炎伴疼痛、水皰形成、潰瘍和壞死等嚴(yán)重的局部并發(fā)癥[19]。同時(shí)因化療藥物選擇性差，在取得治療效果的同時(shí)，損傷人體正常細(xì)胞。由于刺激響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)可以延長藥物的循環(huán)時(shí)間，減輕藥物對機(jī)體的損傷，提高藥物的生物利用度，提高靶區(qū)藥物濃度[20]，可以很好地解決化療藥物的這些毒副作用。刺激響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)，利用納米載體技術(shù)將藥物載于其結(jié)構(gòu)當(dāng)中，并通過多種修飾方式增加載體在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間和穩(wěn)定性，同時(shí)利用不同刺激響應(yīng)載體將藥物釋放到病變組織或器官[21]。目前常用的藥物遞送載體主要有：(1)有機(jī)藥物遞送載體，如脂質(zhì)體、膠束、樹狀大分子、蛋白質(zhì)、納米乳液和其他固體脂質(zhì)顆粒等；(2)無機(jī)藥物遞送載體，如金單體、量子點(diǎn)、磁性氧化鐵、二氧化硅、碳納米管和鉑等[22]。而刺激又可以分為外源性刺激與內(nèi)源性刺激：外源性刺激包括熱、光、磁場、電場和超聲波；內(nèi)源性刺激包括氧化還原反應(yīng)、酶濃度、離子微環(huán)境、pH值和谷胱甘肽濃度等[23]。同時(shí)，此類遞送系統(tǒng)載體可用于多種成像方式，如CT、磁共振成像(MRI)、超聲成像、光聲成像、熒光成像等，結(jié)合載體的此類特性設(shè)計(jì)診療一體化的納米反應(yīng)器用于腫瘤的可視化診療，有助于大大提高腫瘤診療的精準(zhǔn)性。本部分將從外源性刺激藥物遞送系統(tǒng)和內(nèi)源性刺激藥物遞送系統(tǒng)兩方面進(jìn)行闡述。

2.1 外源性刺激藥物遞送系統(tǒng)

熱響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)是由具有低臨界溶解溫度的熱敏感聚合物制成納米載體，溫度升高時(shí)納米載體將快速釋放藥物，聚N-異丙基丙烯酰胺(pNIPAM)是目前較為常用的熱敏感聚合物，LUCKANAGUL等[24]使用pNIPAM制備了納米凝膠用于遞送姜黃素。光、磁響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)利用光熱、磁熱效應(yīng)與熱敏感聚合物結(jié)合或單獨(dú)制成納米載體，通過裂解載體或使載體發(fā)生構(gòu)象變化釋放藥物，起化療-熱療雙重治療作用[25-26]。超聲響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)可以通過超聲的熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等，使藥物載體在目標(biāo)空間破裂釋放藥物，同時(shí)使血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生可逆或不可逆性穿孔，增加對藥物的攝取，同時(shí)也可以產(chǎn)生局部熱療[27]。電響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)涉及電化學(xué)氧化還原反應(yīng)，在電場中載體電荷量的改變，使載體發(fā)生構(gòu)象變化和靜電反應(yīng)而釋放藥物，這種遞送系統(tǒng)載體由導(dǎo)電聚合物如聚吡咯或聚苯胺等組成[28]。

2.2 內(nèi)源性藥物遞送系統(tǒng)

酶響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)釋放藥物的機(jī)制是利用病變組織高度表達(dá)而正常組織少表達(dá)甚至不表達(dá)的酶作為刺激，制備能作為其底物的納米載體，通過酶與底物的反應(yīng)使載體解聚釋放藥物[29]。pH/離子響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)藥物釋放機(jī)制涉及兩個(gè)方面，其一是通過在聚合物支鏈加入酸性或堿性官能團(tuán)影響納米載體的電離度，在pH變化時(shí)使納米載體的流體力學(xué)體積、構(gòu)象及溶解性發(fā)生改變，使藥物從載體中釋放；其次是將藥物通過不耐酸的化學(xué)鍵連接于納米載體表面，在低pH的環(huán)境中降解釋放藥物[30]。由于谷胱甘肽的濃度是構(gòu)成腫瘤還原性環(huán)境的主要因素，因此氧化還原及谷胱甘肽響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)釋放藥物的機(jī)制相似，主要通過向聚合物中直接或間接引入二硫鍵，通過二硫鍵在還原性環(huán)境下裂解破壞載體結(jié)構(gòu)釋放藥物[31-32]。此外，隨著對氧化還原響應(yīng)性研究的深入，發(fā)現(xiàn)二硒鍵與丁二酰亞胺硫醚鍵也對還原性環(huán)境具有一定的敏感性，而其應(yīng)用于藥物遞送的可能性有待進(jìn)一步研究[33]。

3 總結(jié)與展望

化療作為惡性腫瘤治療的主要手段之一臨床上應(yīng)用廣泛，但化療是一把“雙刃劍”，一方面對于手術(shù)難以切除及微小轉(zhuǎn)移灶化療能夠有效抑制腫瘤細(xì)胞，但另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)大劑量化療由于其全身毒副作用，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。而低劑量的化療可以增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的免疫原性，促進(jìn)腫瘤抗原的處理和交叉提呈；誘導(dǎo)細(xì)胞因子的產(chǎn)生以增強(qiáng)T細(xì)胞的增殖及CTLs對腫瘤細(xì)胞殺傷的敏感性，消除免疫抑制。此外，免疫靶向治療也逐漸成為惡性腫瘤治療的重要手段，然而由于腫瘤微環(huán)境的免疫抑制作用，免疫治療的效果尚不能令人滿意。免疫治療的有效性可以通過結(jié)合低劑量化療來調(diào)節(jié)。其次免疫治療也可以提高腫瘤細(xì)胞對化療藥物的敏感性，逆轉(zhuǎn)耐藥，降低全身毒性。提示化學(xué)-免疫療法將成為今后惡性腫瘤治療方面重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。

在此基礎(chǔ)上結(jié)合刺激響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)，不僅可以靶向惡性腫瘤細(xì)胞，控制藥物釋放的時(shí)間與空間，進(jìn)一步降低藥物的毒副作用，同時(shí)刺激響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)也能通過光熱、磁熱、超聲熱效應(yīng)等作用協(xié)同抗腫瘤。因此，通過刺激響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)將低劑量化療藥物與免疫治療藥物結(jié)合，有望實(shí)現(xiàn)對惡性腫瘤安全、特異、高效的化學(xué)-免疫治療。然而這種刺激響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)依賴的化學(xué)-免疫治療也存在著諸多問題有待解決，如低劑量化療標(biāo)準(zhǔn)方案的確定，低劑量化療與免疫治療藥物的用藥順序是否影響治療效果，藥物遞送載體的毒性、穩(wěn)定性、生物降解性、制備產(chǎn)業(yè)化等。這些問題都將成為刺激響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)依賴的化學(xué)-免疫療法中主要的研究方向，隨著生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問題都將迎刃而解。