В настоящее время лечение злокачественных опухолей в основном представляет собой сочетание хирургического вмешательства, радиотерапии и химиотерапии. Как мы все знаем, трудно полностью удалить опухолевую ткань с помощью операции, а радиотерапия недостаточно специфична в уничтожении опухолевой ткани, и в то же время она повреждает нормальную ткань и имеет сильные токсические побочные эффекты. В течение многих лет люди ищут препараты и методы, оказывающие специфическое убивающее действие на опухоли.
С развитием теорий и технологий молекулярной биологии, иммунологии и биоинженерии таргетная терапия опухолей стала актуальным направлением исследований. Таргетная терапия опухолей заключается в использовании высокоспецифичных проопухолевых веществ в качестве носителей и комбинировании цитотоксических веществ, таких как радионуклиды, химиотерапевтические препараты и токсины, с носителями, используя специфичность и проопухолевые свойства носителей для ограничения терапевтических препаратов к месту опухоли, насколько это возможно, не затрагивая нормальные клетки, чтобы повысить эффективность и уменьшить токсические побочные эффекты.
После более чем 20 лет развития исследования в области таргетной терапии опухолей достигли прорывного прогресса и показали блестящие перспективы развития. Сейчас рассматривается текущая ситуация с таргетной терапией опухолей в стране и за рубежом.
I. Таргетная терапия опухолей с помощью одного антилекарственного средства
Основным требованием таргетной терапии является то, что препарат имеет высокую концентрацию в месте опухоли, может находиться там длительное время и обладает сильной убивающей активностью в отношении клеток-мишеней опухоли. Поскольку моноклональные антитела обладают высокой специфичностью к соответствующим антигенам, можно приготовить моноклональные антитела, которые специфически связываются с определенными молекулярными мишенями. С момента создания технологии получения моноклональных антител Колером и Мильштейном в 1975 году, разработка и применение моноклональных антител внесли большой вклад в создание целевых лекарственных препаратов.
Большинство разработанных в настоящее время противоопухолевых таргетных препаратов представляют собой моноклональные антитела или иммунопары с моноклональными антителами в качестве носителей. Иммунопары состоят из моноклональных антител и «боеголовок», причем боеголовки бывают трех типов: радионуклиды, лекарства и токсины.
С момента появления в 1997 году первого таргетного противоопухолевого препарата — ритуксимаба — в клиническую практику вошло восемь препаратов, а количество препаратов, находящихся в стадии разработки и исследований, трудно подсчитать. Ритуксия — это химерное антитело человека и мыши, нацеленное на молекулу CD20 В-клеток, которое показало эффективность против неходжкинской лимфомы и стало первым моноклональным антителом, одобренным FDA США для лечения злокачественных опухолей. Herception — это моноклональное антитело против белка, кодирующего онкоген her2/neu, клинические исследования показали его эффективность против рака молочной железы и более эффективен в комбинации с химиотерапевтическими препаратами.
Милотари представляет собой соединение анти-CD33 моноклонального антитела с калихеамицином и одобрен для лечения рецидивирующего миелоидного лейкоза. Иматиниб мезилат является ингибитором специфического белка лоринкиназы, который подавляет рост и пролиферацию опухолевых клеток и способствует апоптозу путем ингибирования связывания АТФ с лоринкиназой, и в настоящее время применяется клинически при мезенхимальных опухолях желудочно-кишечного тракта и хроническом миелоидном лейкозе.
Рецептор эпидермального фактора роста EGFR высоко экспрессируется в сквамозной карциноме человека, раке молочной железы и глиоме. Сообщалось, что соединение анти-EGFR моноклонального антитела и производных винкристина показало хороший противораковый эффект у обнаженных мышей. VEGF, сосудистый эндотелиальный фактор роста, играет важную роль в ангиогенезе, а нейтрализующие антитела против VEGF, как сообщается, обладают противоопухолевым действием широкого спектра и значительной эффективностью против раковых опухолей человека, пересаженных обнаженным мышам.
Исследования показали, что моноклональные антитела хорошо нацелены in vivo, специфически связываются с поверхностью клеток-мишеней, проникают в клетки через процесс интернализации, опосредованный рецепторами, и проявляют избирательное убивающее действие на опухолевые клетки. Однако результаты предварительных клинических исследований оказались неудовлетворительными: моноклональные антитаргетные препараты не достигли выдающейся эффективности.
При всестороннем анализе основными причинами этого могут быть следующие.
1, большинство моноклональных антител являются мышиными моноклональными антителами, это заставит людей вырабатывать антимышиные антитела, которые не только нейтрализуют целевые антитела, но и вызывают аллергические реакции у людей.
2. существуют проблемы с аффинностью и специфичностью самого антитела.
3. количество препарата, достигающего опухоли, недостаточно. Доставка моноклональных антител в организм зависит от ряда факторов. Моноклональные антитела — это гетерогенные белки, которые поглощаются ретикулоэндотелиальной системой, и значительное их количество накапливается в печени, селезенке и костном мозге. Высокое давление внутри опухоли, высокая молекулярная масса моноклональных антител и их низкая проникающая способность означают, что только 1 из 1000 или 1 из 10 000 целых антител, введенных внутривенно, обычно накапливаются в солидных опухолях.4. Гетерогенность экспрессии опухолевых аутоантигенов и модуляция антигенов являются факторами, влияющими на успех таргетной терапии.
Для устранения препятствий на пути применения моноклональных таргетных терапевтических агентов современные исследования в большей степени сосредоточены на следующих аспектах.
① Гуманизация антител, в основном с помощью методов генной инженерии для получения химерных или модифицированных антител. Исследования показали, что частота ответа HAMA на химерные антитела низкая.
②Поиск новых молекулярных мишеней, выявление и использование молекулярных мишеней, связанных с раком, является ключом к разработке моноклональных антител, специфические белки, экспрессирующие онкогены, рецепторы факторов роста могут быть использованы в качестве молекулярных мишеней для моноклональных антител.
(iii) Миниатюризация соединительных молекул.
Для разработки высокоэффективных моноклональных противоопухолевых препаратов необходимы высокоэффективные «боеголовки», которые могут убивать опухолевые клетки, попадая в мишень в небольшом количестве, и в последние годы были открыты некоторые препараты с сильным опухолеубивающим действием; например, противоопухолевый антибиотик Calicheamicin C1027 является боеголовкой для разработки высокоэффективных моноклональных противоопухолевых препаратов. Противоопухолевый антибиотик Calicheamicin C1027, например, служит материалом для разработки высокоэффективных препаратов моноклональных антител.
Таргетная терапия с использованием антител в качестве носителей
Используя метод специфического связывания антигена и антитела, противоопухолевый препарат или токсин соединяется с антителом, так что антитело может доставить его к антигенному участку опухоли.
1. радиоиммунотерапия Радиоиммунотерапия РИТ (радиоиммунотерапия), применяющая mAb с высокоэнергетической системой связи радиоактивных материалов для доставки лекарств, является обнадеживающим направлением лечения злокачественных опухолей, так как mAb, можно сказать, селективно распределяет радиоизотопы в опухолевых тканях. Это позволяет облучать опухолевую ткань в высоких дозах с минимальным повреждением нормальной ткани. В литературе сообщалось, что арахисовый лектин обладает особым сродством к GC-916 в мышах-ножницах, несущих рак желудка человека, и что целевые терапевтические исследования с использованием меченного I131 арахисового лектина против GC-916 в мышах-ножницах, несущих рак желудка человека.
131I-PNA обладал значительным опухолеподавляющим эффектом с показателем подавления опухоли 73,2%, в то время как в последних исследованиях для соединения в основном использовался 90Y (иттрий).
2.Иммунопарная терапия
Пары из противоопухолевых моноклональных антител и лекарств оказывают ингибирующее действие на рост соответствующих опухолей человека, пересаженных обнаженным мышам, и пары обычно обладают большей эффективностью или меньшей токсичностью, чем соответствующие свободные лекарства. Противораковые препараты, которые были соединены с моноклональными антителами и наблюдались на обнаженных мышах, включают адриамицин, рокситромицин, блеомицин, митомицин, метотрексат, азадирахтин фенилпропионат, азадирахтин фенилаланин, цисплатин и производные винкристина.
Используемые модели опухолей включают легкие, печень, желудок, толстую кишку, молочную железу, яичники, глиому, меланому, лейкемию, лимфому и т.д. Исследования показали, что химиотерапевтические препараты в сочетании с моноклональными антителами демонстрируют очень высокую эффективность на моделях опухолей животных.
3.Опосредованная антителами ферментативная пролекарственная терапия, направленная на антитела ферментативная катализируемая пролекарственная терапия (ADEPT) и двойной выбор антигена и антитела, специфичности фермента и субстрата, исследование лекарств-предшественников противораковых препаратов, то есть, путем размещения фермента сначала в опухолевой мишени, так что неактивный (нетоксичный) препарат-предшественник превращается в препарат с убивающей активностью только в месте опухоли. концентрирует свой терапевтический эффект в месте опухоли.
ADEPT объединяет в себе современные технологии молекулярно-биологической инженерии ферментов и рационального дизайна лекарств, открывая новое направление исследования целевых противораковых препаратов. Этот механизм успешно применяется в таких противораковых препаратах, как фторурацил, азотистый иприт, антибиотики, винкристин и платина, и в настоящее время существует более десятка ферментов, используемых в этой области исследований.
Магнитная лекарственная таргетная терапия опухолей
Магнитная лекарственная таргетная терапия — это вид таргетной терапии, которая использует магнитное поле для того, чтобы заставить магнитно-чувствительные препараты собираться в целевом участке, увеличить концентрацию в целевом участке и уменьшить токсические побочные эффекты препаратов на нормальные ткани.
В начале 70-х и 80-х годов в качестве носителей использовались магнитные белковые микросферы диаметром 1um.
В 1980-х и 1990-х годах иммуномагнитные липосомы стали новым носителем лекарств. Липосомы — это синтетические биопленки, которые действуют как носители лекарств, снижая токсичность лекарств, защищая инкапсулированные препараты и обладая лучшей естественной нацеленностью и проницаемостью.
Магниточувствительные липосомы в основном используются для магнитоуправляемой терапии, которая может помочь лекарственным частицам более эффективно разместиться в месте мишени и еще больше повысить специфичность их нацеливания в сочетании с антителами. ), которые легко фагоцитируются системой РЭС и пассивно направляются в печень и селезенку, трудно использовать для адресной доставки лекарств в другие ткани;
В настоящее время в качестве носителей вместо декстрановых милличастиц используются магнитные милличастицы карбоксиметилдекстрана (CMD MNP), которые изменяют поверхностные свойства носителей и делают их отрицательно заряженными, что может быть лучше использовано для активной таргетной терапии. Эксперименты показали, что этот вид носителя лекарств обладает хорошей направленностью и перспективностью применения.
IV. Адресная доставка лекарств с помощью липосом
Липосома (Liposome) представляет собой сферический липидный бислой диаметром 50~1000 нм, состав фосфолипидной мембраны является гибким и может быть выполнен в различных типах с различными размерами, в качестве эффективного носителя биологически активных веществ, гидрофильные вещества могут быть включены в водное ядро липосомы, липидорастворимые препараты могут быть встроены в фосфолипидный бислой, нейтральные препараты могут быть скорректированы путем регулирования значения pH липосомы или добавления ионов обратной фазы и Нейтральные лекарства можно стабилизировать в липосомах, регулируя значение рН липосом или добавляя ионы обращенной фазы для образования молекулярных комплексов с лекарствами.
1.Обычные липосомы Липосомы состоят только из природных фосфолипидов, которые после попадания в кровоток легко адсорбируются на поверхности липосом под действием кондиционеров крови (комплемента, иммуноглобулина), побуждая моноциты поглощать и удалять их.
2. длинноциркулирующие липосомы Длинноциркулирующие липосомы — это фосфолипиды, смешанные с крупными молекулами, такими как полиэтиленгликоль, чтобы препятствовать адсорбции кондиционеров. 5 мг DXR/кг вводили внутривенно 26 мышам BALb/c, несущим опухоли рака прямой кишки;
Концентрация в их крови была значительно выше через 24 часа по сравнению с внутривенным введением обычного адриамицина и обычных липосом адриамицина. Длительно циркулирующие липосомы снижали фагоцитоз адриамицина печенью и ретикулоэндотелиальной системой, а их агрегация в месте опухоли была в 3,4 и 9,4 раза выше, чем у обычных липосом адриамицина и только обычного адриамицина.
3.Иммунолипосомы Антитела, специфичные для антигенов поверхности опухолевых клеток, связываются с поверхностью липосом для создания иммунолипосом, чтобы они могли достичь места опухоли и высвободиться, что является горячей точкой в исследованиях липосом. Эксперименты in vivo на мышах, несущих опухоли, показали хороший таргетный эффект.
4. Термочувствительные липосомы Для определенного фосфолипида при определенной температуре фосфолипид может перейти из коллоидной фазы в жидкокристаллическую, и состояние мембраны липосомы изменяется при температуре смены фаз, увеличивая проницаемость и высвобождая наибольшее количество лекарства. DXR-PEG-TSL(SUV)] имеет длительное время циркуляции in vivo;
После 3 часов внутривенного введения этой липосомы мышам BALb/c с опухолью, опухоль локально нагревалась и наблюдалась высокая концентрация адриамицина локально в опухолевой ткани, что свидетельствует о том, что препарат высвобождался в основном в интерстициальной ткани опухоли и оказывал ингибирующее действие на рост опухоли и продлевал время выживания мышей.
V. Целевая терапия опухолей, опосредованная вирусами
Цитопатический эффект является основой вирусного патогенеза. Если этот эффект избирателен, т.е. вирус убивает только вредные для организма клетки, например, опухолевые, но не нормальные клетки, то этот эффект может быть основой вирусной терапии. Существующие противораковые вирусы используют различия между опухолевыми и нормальными клетками для избирательного воздействия на опухолевые клетки.
Например, рост и пролиферация опухолевых клеток значительно усилены по сравнению с нормальными клетками, и этот фенотип роста основан на инактивации и/или чрезмерной активации онкогенов на генетическом уровне. Опухолевые клетки лизировались и погибали из-за размножения вирусов.
Напротив, в клетках с нормальной функцией Р53 размножение вируса низкое, а вирулентность минимальна. Вирусный геном был модифицирован таким образом, чтобы ограничить распространение вируса опухолевыми клетками, таким образом лизируя опухолевые клетки и не оказывая большого влияния на нормальные клетки.
Например, Reovirus — это вирус лизиса опухолей, основанный на протоонкогене ras. Клетки, несущие активированный ген ras, чувствительны к Reovirus, и даже клетки с неактивированным геном Ras становятся чувствительными к Reovirus после введения активированного гена Ras. HSV-1) также недавно был модифицирован, чтобы атаковать раковые клетки.
Генная таргетная терапия опухолей
Генный таргетинг для лечения опухолей — это новая область медицины, которая включает в себя множество дисциплин и технологий, и в последние годы появилось много новых технологических подходов. Таргетинг генов является важным направлением исследований. Таргетинг имеет три уровня значения: во-первых, метастатический таргетинг, когда терапевтический ген вводится в клетку-мишень настолько, насколько это возможно с помощью таргетных технологий; во-вторых, таргетинг транскрипции генов, когда транскрипция генов контролируется в клетке-мишени с помощью специфической для опухолевой ткани сверхэкспрессии регуляторных элементов генов; и в-третьих, таргетинг экспрессии генов по времени и уровню, когда синтетические регуляторные системы применяются к манипулировать экспрессией генов.
В последние годы исследования в области таргетной генной терапии были сосредоточены на этих трех аспектах и достигли большого прогресса.
Таргетные исследования переноса генов проводились в трех основных областях.
(1) рецептор-лиганд или антиген-антитело-опосредованный направленный перенос генов, когда многие клетки специфически экспрессируют или сверхэкспрессируют определенный рецептор или антиген на своей поверхности. Если целевой ген или вектор, несущий целевой ген, связан с соответствующим лигандом или антителом, можно использовать специфичность взаимодействия лиганд-рецептор или антиген-антитело. Затем целевой ген может быть специфически перенесен в клетку-мишень.
(2) Опосредованный вирусами перенос целевого гена использует специфическое сродство определенных вирусов к определенным тканям человеческого организма и превращает эти вирусы в векторы для специфического введения целевого гена в клетку-мишень. Например, используя естественную нейрофильную природу вирусов герпеса, их можно превратить в носителей генов для лечения неврологических заболеваний.
(3) Целенаправленная передача генов с помощью анаэробных бактерий. Солидные опухоли имеют гипоксическую метаболическую зону, а анаэробные бактерии обладают свойством склонности к гипоксическому метаболизму, поэтому они хорошо нацелены на опухолевые клетки и могут быть использованы в качестве носителей для генной терапии опухолей. Между тем, также была исследована возможность использования патогенных кислородных бактерий, таких как Salmonella typhimurium дикого типа, в качестве векторов генов-мишеней.
Таргетинг экспрессии генов изучался в основном с помощью тканеспецифических генных промоторов, чтобы ограничить экспрессию целевого гена только в клетке-мишени. Наиболее распространенными являются промотор гена AFP, промотор гена карциноэмбрионального антигена, промотор гена тирозина для меланомы и промотор гена простат-специфического антигена.
Генная терапия некоторых заболеваний также требует, чтобы целевой ген экспрессировался в определенное время и на определенном уровне, поэтому время и уровень экспрессии целевого гена для лечения этих заболеваний должны точно регулироваться, в настоящее время в основном с помощью пероральных нетоксичных препаратов из малых молекул. Например, тетрациклин, экдизон, Ru486 и т.д. для управления генетически модифицированным транскрипционным фактором, через который регулируется экспрессия целевого гена.
После приема этих низкомолекулярных препаратов экспрессия гена-мишени может достичь высокого уровня в течение короткого периода времени, а время и уровень экспрессии гена-мишени могут регулироваться временем и дозой вводимого низкомолекулярного препарата.
VII. Вопросы и перспективы
Таргетная терапия опухолей достигла большого прогресса, и существует много различных способов нацеливания на опухоли, но независимо от того, какой метод используется, он имеет больше или меньше недостатков. Достижение целевой доставки лекарств с помощью носителей больших молекул требует не только их специфического сродства к месту-мишени, но и подходящих фармакокинетических свойств на внутриорганном, клеточном и субклеточном уровнях, и на целевую терапию влияют многие факторы, включая сосудистость опухоли, носитель Таргетная терапия зависит от ряда факторов, включая сосудистость опухоли, специфичность вектора, размер опухоли, дозу препарата, вырабатывает ли организм антитела против вектора и т.д. Исследование и разработка крупномолекулярных векторов в значительной степени зависит от достижений в смежных областях.
Исследование и разработка носителей крупных молекул во многом зависит от прогресса смежных областей, таких как биохимия, иммунология, клеточная и молекулярная биология, фармакокинетика и фармакология, а таргетная терапия также будет развиваться с дальнейшими исследованиями в области фундаментальной науки, и ожидается, что новые таргетные введения и терапевтические системы, которые будут безопасными, безвредными, высокоцелевыми и легко вводимыми, будут получены благодаря междисциплинарному пересечению.