仿生纳米抗肿瘤靶向诊疗系统的研究文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

项目背景：

恶性肿瘤以其诊疗（Theranostics）时效性差被视为危害人类健康的重大疾病，亦成为近代医药学研究的热点。根据患者的身体状况和肿瘤的分期，医生会酌情采用手术、化疗、放疗等多种手段。但是，这些方法都有不足之处，难以达到治愈效果，且带给患者的痛苦较大。因此，越来越多的研究致力于探索靶向或调控肿瘤微环境的诊断试剂及治疗药物。

脂蛋白是体内天然存在的一种广义脂质体，其独特的亲水性-疏水性结构、内源性可完全降解以及不被网状内皮系统识别和清除的特性，使脂蛋白作为潜在的药物载体越来越受到重视。高密度脂蛋白（high density lipoprotein ,HDL）是脂蛋白家族中的重要一员，它是所有脂蛋白中体积最小，密度最高的脂蛋白。成熟HDL的结构为球形，由一个非极性的脂质核（主要是胆固醇酯和少量甘油三酯）以及外周包绕的一层磷脂单层（主要是磷脂酰胆碱）、游离胆固醇及载脂蛋白（apolipoprotein，apo）（主要为apoA-Ⅰ）组成外亲水性-内疏水性结构^[1]。HDL具有适合作为抗癌药物载体的多种特性：①HDL具有非极性的脂质核心及极性的外层磷脂单层，这种结构也有利于亲脂性药物的包装，减少运载药物与机体环境的接触，保护运载药物免于破坏；②HDL是内源性物质，可以完全被生物降解而不引发免疫反应。同时，HDL可以避免网状内皮组织的识别和清除，具有更长的半衰期；③HDL表面的主要载脂蛋白apoA-Ⅰ可与一些肿瘤细胞表面高表达的HDL受体(清道夫受体)特异性结合，显著提高了药物运载的肿瘤靶向性。④HDL的直径只有5-12 nm，更容易穿过血管壁进入血管外组织^[2]。然而天然HDL需要从血液中提取获得，大规模的制备具有一定的难度。同时，生物安全性问题以及提取的代价过高也限制了天然HDL作为药物载体的发展潜力。重组HDL（reconstituted HDL，rHDL）由内源性分离或体外合成的apoA-Ⅰ与磷脂酰胆碱在体外重组形成，在生化特性和功能上与内源性HDL类似，拥有天然HDL作为抗癌药物载体的多种特性^[3]，具有很好的应用前景。

同时，虽然肿瘤靶向载体具有特异性高、毒副作用小的特点，但其难以穿透细胞膜的缺点也抑制了其对于许多抗肿瘤药物的应用。细胞膜作为细胞与外界环境之间的屏障，可以阻断大分子物质及亲水性物质自由通过。现有的一些抗肿瘤药物由于自身缺陷，如水溶性差，难以穿透细胞膜，存在多药耐药性，限制了其在临床试验上的应用。iRGD是一种能够穿透细胞膜的多肽，天然iRGD多肽与其整合素受体介导的细胞与细胞及细胞外基质的粘附是细胞迁移和识别的重要基础和途径。iRGD可携带药物通过受体介导内吞途径进入细胞内，以达到对肿瘤细胞的深度穿透，从而更高效地治疗肿瘤疾病。对于在细胞内发挥作用的抗癌药物来说，载体的靶向和肿瘤深部穿透两种功能缺一不可，通过靶向及肿瘤深部递送以减少毒副作用，并通过其发挥更大的疗效^[4]。

rHDL纳米递送系统仍然存在不足：rHDL-药物纳米粒进入体循环后，可能在到达靶部位前释放药物，或是在靶部位不能及时释放药物。因此，刺激响应型纳米粒在科研界引起广泛关注。该纳米粒通过血液到达靶点后，由于特定的物理（如光、声和热）、化学（如氧化还原）和生物（如酶、核酸和生物分子）刺激，载体或修饰分子（配体）的组成结构或空间构型发生变化、释放装载的药物或显露配体分子，从而实现药物在靶点的释放^[5]。光动力疗法（photodynamic therapy, PDT）是近20年来兴起并不断发展的一项肿瘤治疗新技术。基于光动力学疗法的光敏剂在近红外波长光照射下产生荧光，可有效进行在体诊断，同时，产生的活性氧自由基或单线态氧可选择性杀伤肿瘤细胞^[6]。采用近红外光为光动力学治疗光源可以很好地解决光动力治疗难以深入组织内部的难题。因为近红外光具有很强的穿透性，其对组织的穿透深度比可见光大了一个数量级，且近红外光对正常组织和细胞具有较低的光毒性，相对可见光更加安全。除此之外，近红外光的热效应可以将光热疗法（photothermaltherapy, PTT）与光动力学治疗相结合，从而获得更好的治疗效果^[7]。相对于传统方法，光动力学疗法具有创伤小、选择性好且毒性低、可重复治疗、可消灭隐性病灶等很多优势。同时，rHDL仿生纳米粒载体可很好地解决大多数光敏剂对肿瘤细胞靶向性差的缺点，充分利用新型药物递送系统，实现对光敏剂的靶向递送。

综上，基于rHDL的生物安全性、肿瘤靶向性，及光动力及光热治疗的低毒性、高效性，我们尝试将iRGD、rHDL和ICG进行体外重组，以构建 iRGD-rHDL/ICG 仿生纳米递送系统。在使用仿生rHDL作为载体基础上，增加iRGD修饰，借助iRGD的肿瘤深部穿透功能，及rHDL表面载脂蛋白apoA-I与清道夫受体高度亲和性进一步实现靶部位的精准靶向。该纳米粒在近红外光的照射下可产生活性氧和高热，达到光动力治疗和光热治疗的效果；同时近红外波长光触发产生的荧光可有效进行在体诊断，从而实现靶向治疗和诊断的双重功能。本文重点围绕iRGD-rHDL/ICG纳米粒的构建、质量评价及体外抗肿瘤活性等实验展开研究。

课题相关领域研究进展：

在本课题之前，各领域已有许多药学研究者对仿生重组高密度脂蛋白纳米递送系统以及光热治疗相关领域进行大量研究，并取得丰富成果。Ruoning Wang等人提出新颖的“先拆分-后重组”策略，提取并纯化人血浆组分，将其天然脂质和载脂蛋白进行拆分，利用脂质和内源性载脂蛋白，高度还原仿生纳米粒HDL。仿生重组高密度脂蛋白能够提供足够的空间和疏水环境以利于抗肿瘤药物紫杉醇（PTX）的包载。仿生纳米递送系统具备高度的肿瘤靶向性，在提高生物利用度的同时，解决了亲脂性药物难以高效靶向递送至肿瘤组织的问题，且制备过程简单、直接，可批量生产^[8]，同时，Chenxiao Jiang等人成功地将疏水性IR780通过可降解白蛋白纳米粒包裹实现了靶向递送，巧妙地利用了光热和光动力联合治疗肿瘤，这一刺激响应型纳米粒能够减少药物过早释放，而在靶部位通过刺激触发释放药物，提高药物治疗靶向效率，降低药物不良反应，从而得到更好的治疗效果^[9]。基于重组高密度脂蛋白rHDL的生物安全性、肿瘤靶向性，及光动力学及光热治疗的低毒性、高效性，我们尝试将iRGD、rHDL和光敏剂ICG进行体外重组，以构建 iRGD-rHDL/ICG 仿生纳米递送系统，在前人研究的基础上，开展进一步的探索与推进。

具体实施路线和方法：