血栓診療中的生物仿生型納米靶向策略

       靶向藥物輸送能改變抗血栓藥物療效和不良反應(yīng)之間的平衡，以克服抗血栓治療的局限性。近年來，基于納米技術(shù)的藥物遞送系統(tǒng)已被廣泛研究，以實(shí)現(xiàn)靶向抗血栓治療。納米技術(shù)可通過增加藥物靶向性實(shí)現(xiàn)更加高效低毒的治療，在醫(yī)藥領(lǐng)域已經(jīng)備受關(guān)。目前，血栓診療中的生物仿生型納米靶向策略主要包括血小板靶向策略、仿生紅細(xì)胞策略和纖維蛋白靶向策略。

       血小板靶向策略

       血栓形成是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，但無論是動(dòng)脈血栓還是靜脈血栓，都涉及兩個(gè)關(guān)鍵步驟：①血小板黏附，即血小板通過P-選擇素等受體分子，在血管內(nèi)膜損傷處黏附、沉積；②血小板聚集，即活化血小板高表達(dá)具有血栓特異性的糖蛋白（glycoprotein，GP）Ⅱb/Ⅲa，與纖維蛋白結(jié)合，聚集成團(tuán)并促進(jìn)血小板聚集。

       1、P-選擇素

       P-選擇素是一種鈣依賴性凝集素，可通過調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞活性促進(jìn)并增強(qiáng)血栓形成，其主要配體是 P-選擇素糖蛋白配體-1（P-selectin glycoprotein ligand 1，PSGL-1）。巖藻多糖（fucoidan，F(xiàn)u）是一種含有巖藻糖和硫酸基團(tuán)的多糖，可通過模仿PSGL-1對(duì)P-選擇素表現(xiàn)出高度親和力。同時(shí)，F(xiàn)u 具有與肝素相似的結(jié)構(gòu)，可表現(xiàn)出類似肝素的抗凝生物活性，但出血風(fēng)險(xiǎn)比肝素低得多。因此，F(xiàn)u 有望作為血栓診斷和治療的納米顆粒（NPs）。研究證明，F(xiàn)u功能化的 NPs 可用于內(nèi)皮活化和腔內(nèi)血栓形成的診斷。利用Fu與溶栓藥物重組組織型纖溶酶原激活劑（recombinant tissue-typeplasminogen activator，rt-PA）結(jié)合制備的NPs 制劑能提高rt-PA 的效率。將尿激酶（urokinase，UK）加載到介孔二氧化硅包覆的金納米棒孔中，并使其吸附吲哚菁綠和 Fu，其能靶向血栓部位快速釋放UK以清除血栓，并緩慢釋放Fu 預(yù)防血栓再生。

       2、GP Ⅱb/Ⅲa

       血小板黏附在血管損傷部位后隨即產(chǎn)生形狀變化，釋放顆粒并聚集成群，這一過程伴隨著纖維蛋白原與活化血小板膜上的糖蛋白GP Ⅱb/Ⅲa結(jié)合。GP Ⅱb/Ⅲa是介導(dǎo)血小板聚集的主要受體，也是血小板表面表達(dá)最豐富的受體。在血小板活化后，GPⅡb/Ⅲa 受體對(duì)其配體纖維蛋白原/纖維蛋白經(jīng)歷從低親和力到高親和力的構(gòu)象變化。已有研究通過使用精氨酸-甘氨酸-天門氨酸（arginine-glycine-aspartic，RGD）類似物模擬 GPⅡb/Ⅲa 天然配體纖維蛋白原的結(jié)合表位，對(duì)血栓進(jìn)行分子成像，如超聲、MRI、正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像等。為防止溶栓藥物的脫靶效應(yīng)，有研究利用脂質(zhì)體對(duì)鏈激酶進(jìn)行封裝，并在脂質(zhì)體外修飾了RGD，開發(fā)出類似血小板微粒的納米囊泡，體外實(shí)驗(yàn)證明可通過與活化血小板上的整合素 GPⅡb/Ⅲa 的結(jié)合主動(dòng)錨定到富含血小板的血栓上，即使是在高剪切力條件下也能實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的藥物滯留；而體內(nèi)實(shí)驗(yàn)則證實(shí)，與未修飾的囊泡相比，修飾 RGD 的囊泡能更好地結(jié)合并積聚在血栓上。有學(xué)者首先合成含有類卟啉金屬中心（porphyrinlike metal centers，PMCS）的介孔碳納米球，其后在外表偶聯(lián) RGD，電感耦合等離子體質(zhì)譜法檢測(cè)證實(shí)，RGD-PMCS 與活化血小板的結(jié)合率顯著高于PMCS；在大鼠下肢動(dòng)脈血栓模型中，RGD-PMCS 在血栓部位的積聚速度遠(yuǎn)快于 PMCS，表明 RGD-PMCS 具有縮短溶栓治療時(shí)間的巨大潛力。

       3、血小板膜包被

       血小板膜包裹的納米載體有望延長(zhǎng)藥物體內(nèi)循環(huán)時(shí)間，并有效地靶向血栓部位。研究報(bào)道有學(xué)者開發(fā)了血小板膜包裹的聚合物納米粒(納米血小板) ，用于將組織型纖溶酶原激活劑（rt-PA）靶向遞送至血栓部位以實(shí)現(xiàn)溶栓治療。其中，血小板膜是從小鼠全血中所提取，將其與聚乳酸-羥基乙酸共聚物( Poly( Lactic-co-Glycolic Acid)，PLGA)內(nèi)核表面相結(jié)合，并通過馬來酰亞胺連接劑將溶栓藥物rt-PA 與血小板膜外的活化巰基進(jìn)行化學(xué)連接，形成 PNP-PA納米血小板。將其靜脈注射到幾種不同的動(dòng)物血栓模型(包括腸系膜動(dòng)脈栓塞、肺栓塞和缺血性中風(fēng)模型) 中時(shí)，PNP-PA 表現(xiàn)出強(qiáng)大的天然靶向性和局部血栓降解，表明該制劑在血栓相關(guān)疾病中的治療潛力。同時(shí)，安全性評(píng)估的結(jié)果表明，PNP-PA顯示出比游離 rt-PA 更低的出血風(fēng)險(xiǎn)。此外，還有學(xué)者設(shè)計(jì)了血小板膜包裹 PLGA核心負(fù)載蚓激酶 ( lumbrukinase，LBK) 的納米粒 ( PNPs /LBK) 用于高效溶栓。研究人員構(gòu)建了小鼠頸動(dòng)脈血栓模型證實(shí)血小板膜包裹的納米粒對(duì)血栓的良好親和力。此外，與游離 LBK 相比，PNPs /LBK在低劑量下能夠表現(xiàn)出理想的溶栓效果。而且PNPs /LBK對(duì)凝血系統(tǒng)功能的不良影響較小，從而使出血風(fēng)險(xiǎn)大幅度降低。

       仿生紅細(xì)胞策略

       作為血液中最豐富的細(xì)胞，紅細(xì)胞( red blood cell，RBC) 具有良好的生物相容性、生物可降解性和非免疫原性。由于其表面的蛋白質(zhì)組成，RBC 在生理環(huán)境中表現(xiàn)出血液長(zhǎng)循環(huán)的行為。然而，傳統(tǒng)的化學(xué)或生物方法無法模擬復(fù)雜的膜結(jié)構(gòu)和生理特性。將仿生表面特性賦予納米粒是一種極具前景的新方法，其具體策略可以分為兩種：①將仿生RBC設(shè)計(jì)成納米載體；②使用分離的紅細(xì)胞膜對(duì)納米粒進(jìn)行包被。

       利用仿生RBC 與RBC 相似的形狀和特性，將其設(shè)計(jì)成納米載體，有望實(shí)現(xiàn)高效的藥物遞送和優(yōu)異的血栓治療。研究報(bào)道，利用PLGA和聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG) 的混合物模擬RBC 結(jié)構(gòu)，將溶栓劑rt-PA與PLGA 鏈中的羧基共價(jià)連接形成柔軟的盤狀納米結(jié)構(gòu)( rt-PA-DPN)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DPN 的多孔基質(zhì)能夠保護(hù)rt-PA 免受降解，使 rt-PA-DPN 在暴露于血清蛋白3小時(shí)后仍能成功保持 rt-PA 總活性的70%。同時(shí)，rt-PADPN 的可變形性使其能夠穿過肺部和脾實(shí)質(zhì)中最小的毛細(xì)血管，從而支持其在體內(nèi)循環(huán)數(shù)天。藥效實(shí)驗(yàn)表明，rt-PA 活性的維持、DPN 的變形以及血液長(zhǎng)循環(huán)的共同作用，使得 rt-PA-DPN 的溶栓效果顯著增強(qiáng)，故該納米粒有望成為一種提高溶栓治療效力和安全性的重要平臺(tái)。rt-PA 紅細(xì)胞由于體積較大，不能滲透以及牢固附著在成熟血塊上，但是它們能夠有效損害新血塊的形成，因此被建議用于血栓預(yù)防而非急性治療。

       紅細(xì)胞膜包被的仿生納米粒同樣在藥物遞送中發(fā)揮著巨大的優(yōu)勢(shì)。有學(xué)者制備了一種由肝素( heparin，Hep) 和殼聚糖( chitosan，CHI) 組成的“雙面人”( Janus) 型納米馬達(dá)( JPMs)，并使用紅細(xì)胞膜對(duì)JPMs 進(jìn)行修飾( EM-JPMs)。由于相反表面電荷的作用，兩種天然聚合物可以逐層自組裝形成膠囊。其中，Hep 不僅是膠囊的結(jié)構(gòu)成分，而且還具有預(yù)防和溶解血栓形成的生物學(xué)功能。紅細(xì)胞膜的包被大大延長(zhǎng)了此納米粒在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，有利于更好地發(fā)揮藥效。此外，為了確保納米馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)，膠囊部分覆蓋有金殼，能夠利用近紅外輻射通過光熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)。同樣，近紅外輻射也具有雙重功能，它不僅可以支持運(yùn)動(dòng)，還可以用于血栓的光熱消融。實(shí)驗(yàn)表明，具有以上特性的 JPM 為溶栓治療提供了一個(gè)安全有效的平臺(tái)。

       纖維蛋白靶向策略

       血栓主要由大量的纖維蛋白、紅細(xì)胞、血小板，以及少量的白細(xì)胞和膽固醇晶體構(gòu)成。纖維蛋白是一種重要的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，在血栓形成過程中為血栓提供骨架。纖維蛋白特異性抗體曾被用于纖維蛋白靶向，但現(xiàn)在已開發(fā)出多種免疫原性較低、成本較低的纖維蛋白結(jié)合肽。其中，具有代表性的是五肽半胱氨酸-精氨酸-谷氨酸-賴氨酸-丙氨酸 （Cys-Arg-Glu-LysAla，CREKA），其對(duì)沉積的纖維蛋白凝塊具有極高的親和力。

       研究報(bào)道設(shè)計(jì)了一種連接有纖維蛋白靶向肽CREKA的葡聚糖-替羅非班納米粒( T-RBC-DTC NPs)，通過CREKA的連接，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的血栓歸巢。同時(shí)，苯硼酸酯鍵的連接有助于該納米連接體在血栓的氧化環(huán)境下選擇性釋放，從而實(shí)現(xiàn)替羅非班的快速靶向釋藥。在頸動(dòng)脈血栓模型中，該納米粒展現(xiàn)出了卓越的溶栓作用和良好的生物安全性。還有學(xué)者設(shè)計(jì)了一種既有溶栓活性又有活性氧清除能力的二氧化錳納米酶，并在其外表修飾CREKA肽， 將該產(chǎn)物加入涂有纖維蛋白原的組織培養(yǎng)簇孔中后發(fā)現(xiàn)，與不含 CREKA 基序的納米酶相比，帶有 CREKA 基序的納米酶保留在孔中的數(shù)量明顯增加；在小鼠大腦中動(dòng)脈閉塞模型中，閉塞腦血管內(nèi)的纖維蛋白明顯增多，帶有 CREKA 基序的納米酶顯示出與纖維蛋白明顯的共定位，表明該納米酶對(duì)富含纖維蛋白的血栓具有特異性。

       納米仿生遞藥系統(tǒng)的發(fā)展有益于維持藥物在體內(nèi)的活性、實(shí)現(xiàn)藥物在血栓部位的靶向聚集、以增強(qiáng)藥物在血栓組織的擴(kuò)散滲透。此技術(shù)對(duì)于臨床轉(zhuǎn)化時(shí)的高效溶栓和出血風(fēng)險(xiǎn)的最小化有著重要的指導(dǎo)意義。

       參考資料

       [1]張洪源,孫勝男,王晨,等.新型納米藥物遞送系統(tǒng)用于血栓診療的研究進(jìn)展[J].沈陽藥科大學(xué)學(xué)報(bào),2022,39(06):760-772.

       [2]許謹(jǐn)嬿,袁良喜.納米材料在血栓疾病治療中的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國(guó)血管外科雜志(電子版),2023,15(04):380-384.