吉西他滨（gemcitabine，Gem）作为胞嘧啶衍生物类的抗代谢药物，自1996年由FDA批准上市，至今被广泛应用于多种肿瘤治疗。但临床应用中，吉西他滨的静脉注射给药方式不够便利，且会造成较高副作用。大量研究者拟通过改造其结构中的氨基和（或）羟基实现口服，但改造后药物极易在肝脏中经胞嘧啶脱氨酶代谢为无活性的尿嘧啶吉西他滨，生物利用度降低的同时，又增加了肝脏毒性。为了克服上述问题，上海交通大学医学院附属第九人民医院病理科季天海教授团队2023年9月17日在ACS Nano 杂志（IF=17.100）在线发表了题为“Oral Delivery of Gemcitabine-Loaded Glycocholic Acid-Modified Micelles for Cancer Therapy”的论著，首次利用最新纳米胶束技术研发出能够安全有效抑制肿瘤生长的口服吉西他滨纳米药。

吉西他滨是一种广泛应用的抗肿瘤代谢型药物，可以单独或与其他药物联合治疗多种肿瘤，如非小细胞肺癌、转移性乳腺癌、卵巢癌、胶质瘤等，尤其在胰腺癌的一线治疗中显著改善患者总生存期和无进展生存期。在人体内，吉西他滨前期主要经脱氧胞苷激酶在细胞内转化为活性代谢物5'-二磷酸和5'-三磷酸衍生物，随后该衍生物嵌入DNA中抑制其复制和合成，最终导致细胞死亡。目前临床使用的吉西他滨主要为静脉注射给药，由于药物动力学特征导致其在血浆中被快速消除，引起血浆药物水平显著波动，容易发生液体不相容性导致的空气栓塞担忧和/或感染等病理生理反应。

纳米胶束因其具有超小粒径，亲水外壳和疏水内部以及可实现自我组装的特性，在胃肠道中能够更好地保护所递送的药物，与此同时，纳米胶束可以利用增强渗透和滞留效应（EPR效应），促使药物渗透到肿瘤部位，因此是当前抗肿瘤药物递送的最佳纳米系统。甘氨酰胆酸（GCA）乳化修饰的载药纳米颗粒不仅显著降低药物毒性，还大大提高药物口服生物利用度。在上述理论的启发下，季天海教授团队首先将吉西他滨药物利用生物可降解的高分子乳酸-乙二醇 【PLGA?PEG，poly(lactic-co-glycolic acid)?poly(ethylene glycol) ，PPG】 聚合物包裹药物制备成直径分别为60nm和100nm的纳米胶束，随后经甘胆酸（glycocholic acid, GCA）超声乳化修饰获得Gem-PPG60和Gem-PPG100吉西他滨载药纳米胶束，其包封率高达70%，载药率为11%。

吉西他滨载药纳米胶束鉴定特征

进一步体内药物代谢动力学研究数据表明口服Gem-PPG60和Gem-PPG100在大鼠血浆中达到最高浓度时间为4小时，半数清除时间分别为6.13±0.1和6.97±0.3小时，较静脉给药（0.53±0.06小时）显著延长了吉西他滨血浆滞留时间。值得注意的是，Gem-PPG60和Gem-PPG100的口服生物利用度分别为80.7%和68.7%，表明60nm的胶束更能提高吉西他滨的生物利用度。随后体内功能实验数据表明口服Gem-PPG60的抗肿瘤效果与静脉注射吉西他滨抗肿瘤效果无显著统计学差异，而分子机制证实Gem-PPG60通过顶端钠依赖性胆汁酸转运蛋白（apical sodium-dependent bile acid transporter，ASBT）的介导穿过肠上皮细胞进行运输，有效避免了胃肠道脱氨酶对吉西他滨的降解作用。

ASBT介导的吉西他滨纳米胶束胃肠道运输分子机制

随后季天海教授团队以胰腺癌为例，通过BxPC-3异种移植瘤模型在体内进一步探讨胶束功效。当肿瘤体积达到98–136 mm3时，向荷瘤小鼠施用生理盐水（口服，阴性对照）、盐酸吉西他滨注射液（腹腔注射，60 mg/kg，阳性对照）和Gem-PG60胶束（口服，30 mg/kg），监测并记录肿瘤体积变化，结果如图所示实验组之间肿瘤进展差异明显。生理盐水对照组的肿瘤体积随着时间推移而显著增加，与未接受治疗的对照组相比，Gem-PG60胶束治疗组显著降低了肿瘤生长率（p＜0.05），肿瘤体积减少2.3倍，表明Gem-PG60胶束在抑制BxPC-3胰腺癌进展方面效果显著。所有三组实验中小鼠体重均没有显著变化，显示了Gem-PG60胶束良好的生物相容性。在治疗33天后，30mg/kg吉西他滨胶束组（TGI=68.1%）表现出比60mg/kg盐酸吉西他滨注射液组（TGI=49.1%）更好的抗肿瘤效果。Ki-67免疫组化染色也证实了胶束对癌症细胞增殖的抑制作用，胶束组的Ki-67比率（0.39）明显低于药物注射组（0.63）。

小鼠胰腺癌体内药效评估

血液学指标评估表明，尽管Gem-PG60胶束组的WBC和RBC水平分别降至6.23×109/L和7.57×1012/L，低于生理盐水组8.30×109/L和8.72×1012/L，但胶束组和市售吉西他滨注射液组之间没有观察到统计学上的显著差异。此外，胶束组的PLT水平增加到816.7×109/L，口服胶束引起的血液毒性并不比药物注射严重。然而，吉西他滨注射组的ALT（24.0 U/L）和AST（209.7 U/L）的平均值高于胶束组（分别为1.48和1.84倍），表明吉西他滨注射液相对胶束组对肝损伤更为严重。

血液学及血生化指标评价

病理医生对小鼠各脏器进行了组织学显微评价，生理盐水组和Gem-PG60口服胶束组没有明显细胞毒性导致的组织损伤证据。然而，在吉西他滨注射组的肝脏中观察到较低程度的炎症，门静脉（黑色箭头）和中央静脉区域部分肝细胞碎片状变性、细胞裂解并出血（红色箭头），肝板结构局灶紊乱，无正常放射状排列结构（蓝色箭头），这表明吉西他滨注射液相对口服胶束组对肝脏有一定毒性。

肝脏组织学评价

综上所述，季天海教授团队改造的吉西他滨纳米胶束递药系统不仅实现了便捷的口服给药，生物活性利用度高达80%，与现有注射药相比，既延长了药物对肿瘤作用时间，减少心肝脾肾肺等器官的毒副作用；同时还具有更强的肿瘤生长抑制作用，为患者提供了更加安全经济的纳米药。季天海教授表示：作为底层设计基础中的胶束原料药还可与其他经典疏水药物，如阿斯帕西杉醇、顺铂、小分子蛋白水解靶向嵌合体（PRCTs）等结合，能有效扩展其他肿瘤注射药的口服给药途径，进一步增加适应症范围。

吉西他滨纳米胶束口服给药机制图

本研究得到了国家自然科学基金重大研究计划项目和面上项目（91959125、81972336）、上海市“一带一路”国际合作项目（19410740300）和上海交通大学医工交叉项目（JYJC202106）等多个课题资助。臧文清博士后、高铎博士和余淼荣博士为本文共同第一作者，季天海教授为本文唯一通讯作者。

【通讯作者信息】 季天海教授，上海交通大学医学院附属第九人民医院病理科主任，主任医师、博士生导师。国家科技部重点研发计划会评专家、中华医学会病理学分会青年委员、中国研究型医院学会分子诊断医学委员会常委等；荣获国家自主创新示范区杰出创新创业人才、中国人民解放军高层次科技拔尖人才以及上海市优秀学术带头人等称号。近年来专注于肿瘤发生发展的分子机制与肿瘤精准诊疗的医教研工作，在疾病“原位分子诊断”与“在体病理诊断”领域取得了系列成果，克服了切片上单细胞空间化分子诊断技术以及化学结构修饰下多模态诊疗探针技术等难点，获得军队科技进步一等奖在内的多个奖项，申请国家发明专利10多项，其中3项已实现转化，单项转化金额3100万。研究成果在Molecular Cancer、ACS Nano 等期刊发表并被引用。

转自：“iNature”微信公众号

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