【独家】伊马替尼纳米制剂研究进展

【独家】伊马替尼纳米制剂研究进展
2018/9/4 18:05:46 药智网

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     前言：

     前段时间热映的催泪电影《我不是药神》里有一个“张院士”推销“德国纳米格列宁”的场景，虽然“德国纳米格列宁”的镜头几乎是一闪而过，但由于笔者所在的单位正在从事一系列纳米制剂的开发，因此还是引起了笔者的兴趣。所以，笔者对近期发表的10篇与纳米伊马替尼相关的文献进行了整理，并探讨了纳米技术对伊马替尼临床应用的改善与促进作用，以供同样对纳米技术感兴趣的同仁参考。

     一、

     文献整理

     1. Jose A, Ninave KM, Karnam S, Venuganti VVK. Temperature-sensitive liposomes for codelivery of tamoxifen and imatinib for synergistic breast cancer treatment.J Liposome Res. 2018 Jul 19:1-32. doi: 10.1080/08982104.2018.1502315. [Epubahead of print]

     采用纳米载体实现化疗药物的同时给药，可有效地提高抗癌药物的治疗效果。Jose A等人在这项研究中采用二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、单棕榈酰磷脂酰胆碱(MPPC)与不同的表面活性剂制备得到了同时包裹有他莫昔芬与伊马替尼的温度敏感性脂质体纳米粒，所述脂质体纳米粒的转变温度为39.4℃，而且对他莫昔芬以及伊马替尼的包封率均在70%。释放试验显示，当温度高于转变温度时，该纳米粒在30分钟内的释放率大于80%。此外，体外细胞试验结果显示，该纳米粒中的他莫昔芬与伊马替尼可以MCF-7与MDA-MB-231乳腺癌细胞产生协同的抑制作用。

     2. Negi LM, Jaggi M, Verma AK, Talegaonkar S.HyaluronatedImatinibLiposomes with Hybrid approach to Target CD44 and P-gp Overexpressing MDR Cancer: An In-vitro, In-vivo and Mechanistic Investigation.J Drug Target. 2018 Jul 4:1-27. doi: 10.1080/1061186X.2018.1497039. [Epub ahead of print]

     肿瘤细胞的多药耐药性一直是抗肿瘤药物临床用药与新药研发所面临的重大挑战。Negi等人对其制备的透明质酸包裹的含有甲磺酸伊马替尼的脂质体纳米粒进行了一系列的体内与体外测试。结果发现，该脂质体纳米粒对多药耐药性的HT-29与Colo-320细胞的IC50比游离甲磺酸伊马替尼低3.5倍。研究还发现，透明质酸脂质体制剂对ATP酶具有抑制作用，而且甲磺酸伊马替尼的分子掩蔽以及CD-44介导的内噬作用则是该脂质体产生抗多药耐药性作用的原因之一。体内研究发现，该脂质体可延长肿瘤蓄积时间，并可使肿瘤退缩效果(tumour regression efficacy)提高4倍。

     3. Chen Y et al. Co-delivery of doxorubicin and imatinib by pH sensitive cleavable PEGylated nanoliposomes with folate-mediated targeting to overcome multidrug resistance.Int J Pharm. 2018 May 5;542(1-2):266-279. doi: 10.1016/j.ijpharm.2018.03.024. Epub 2018 Mar 15.

     Chen Y等人将多柔比星与伊马替尼同时装载进叶酸受体靶向性的PH敏感性脂质体中(结构如图1所示，其理化表征结果如表1所示)，以实现药物的细胞外的酸敏感性释放，并逆转药物的耐药性。结果发现，直径约为100nm的所述脂质体可在血液循环中保持良好的稳定性，并在肿瘤的酸性微环境中迅速释放包裹在腺体中的药物。此外，联合用药中的伊马替尼能通过抑制ABC转运体功能，并改善化疗敏感性而克服多柔比星的耐药性，可能的机制如图2所示。

     图1包裹有伊马替尼(IM)与多柔比星(DOX)的叶酸受体(FA)靶向性PH敏感性纳米粒的结构

     表1 纳米粒的理化特征

上表中，FPL-DOX/IM代表装载有多柔比星与伊马替尼的叶酸受体靶向性与PH敏感性脂质体；FPL-DOX代表装载有多柔比星的叶酸受体靶向性与PH敏感性脂质体；FL-DOX/IM代表装载有多柔比星与伊马替尼的叶酸受体靶向性脂质体；PL-DOX/IM代表装载有多柔比星与伊马替尼的PH敏感性脂质体；FLL-DOX/IM代表装载有多柔比星与伊马替尼的叶酸受体靶向性的长循环脂质体

     图2装载有伊马替尼(IM)与多柔比星(DOX)的叶酸靶向性PH敏感性脂质体产生协同抗肿瘤作用心脏逆转耐药性的可能的机制

     4. El-Mezayen NS et al. Hepatic stellate cell-targeted imatinibnanomedicine versus conventional imatinib: A novel strategy with potent efficacy in experimental liver fibrosis.J Control Release. 2017 Nov 28;266:226-237. doi: 10.1016/j.jconrel.2017.09.035. Epub 2017 Sep 28.

     肝纤维症是一种尚无有效治疗方法的疾病。伊马替尼能抑制两种促纤维化路径，即血小板衍生化生物因子(PDGF)与转化生长因子β(TGF-β)，因此伊马替尼可用于治疗肝纤维症，但常规的伊马替尼制剂却因在靶向组织中的浓度过低，而且对心脏、肺与肝脏等其他组织的毒性过高而限定了其在肝纤维症治疗中的应用。由于肝星形细胞是导致肝纤维症发病的主要原因，也是唯一存储肝维生素A的细胞，因此El-Mezayen NS等人制备了维生素A偶合的伊马替尼脂质体，从而提高了伊马替尼的肝脏靶向性。试验结果表明，该脂质体在肝脏中的蓄积量比常规伊马替尼高13.5倍，而且还限制了伊马替尼向心脏与肺等其他组织的分布(表2)，从而降低了伊马替尼的不良反应。此外，肝功能结果也有显著改善(表3)。

     表2单剂量腹腔注射(依伊马替尼计20mg/kg)后的组织浓度(μg/g组织)

表3肝功能结果

     ALT：丙氨酸转氨酶；AST：天冬氨酸转氨酶；PT：凝血酶原时间。aNormal 1组与其他组与统计学显著性差异；b Normal 2组与其他组相比具有统计学显著性差异；c Control组与其他组相比具有统计学显著性差异。d ILC-处理组与I处理组相比具有统计学显著性差异；eILC-处理组与IL处理组相比具有统计学显著性差异。Normal 1组代表采用空白脂质体处理的正常大鼠；Normal 2代表采用维生素A偶联的空白脂质体处理的正常大鼠；Control组代表未接受处理的大鼠；I代表伊马替尼；IL代表装载有伊马替尼的脂质体；ILC代表装载有伊马替尼并与维生素A偶联的脂质体。

     5. Labala S et al. Effective melanoma cancer suppression by iontophoretic co-delivery of STAT3 siRNA and imatinib using gold nanoparticles.Int J Pharm. 2017 Jun 20;525(2):407-417.

     Labala S等人开发了一种含有STAT3 siRNA与/或甲磺酸伊马替尼的逐層组装的金纳米粒，并将其用于黑色素瘤的治疗。体外试验结果显示，同时包裹有STAT3 siRNA与甲磺酸伊马替尼的金纳米粒对B15F10黑色素瘤细胞STAT3蛋白质与细胞活力的抑制效果以及增加细胞凋亡的效果均显著优于只包裹STAT siRNA或甲磺酸伊马替尼的金纳米粒。在带有黑色素瘤的大鼠中进行的体内试验结果发现，同时包裹有STAT siRNA与甲磺酸伊马替尼的金粒降低肿瘤重量与体积的效果以及降低STAT3蛋白表达的效果均显著优于仅包裹有STAT siRNA或甲磺酸伊马替尼的纳米粒。

     6. James AR et al. Computational and mechanistic studies on the effect of galactoxyloglucan: Imatinibnanoconjugate in imatinib resistant K562 cells.Tumour Biol. 2017 Mar;39(3):1010428317695946. doi: 10.1177/1010428317695946.

     James AR等人采用半乳葡聚糖(PST)为载体，制备了PST-伊马替尼纳米共轭物，该共轭物具有良好的载药量特征，其包封率高达60%。体外细胞试验结果显示，PST-伊马替尼纳米粒能使耐药性白血病细胞株的生长抑制60%，而甲磺酸伊马替尼则未达其IC50值。

     7. Sadat Shandiz SA et al. Novel imatinib-loaded silver nanoparticles for enhanced apoptosis of human breast cancer MCF-7 cells.Artif Cells NanomedBiotechnol. 2017 Sep;45(6):1-10. doi: 10.1080/21691401.2016.1202257. Epub 2016 Jun 30.

     Sadat Shandiz SA等人开发了装载有伊马替尼的银纳米粒，并考察了其对人乳腺癌细胞株的抑制效果。结果发现，所述纳米粒当平均粒径为130nm时的载药量最高，而且大都呈球状。此外，体外药物释放试验结果表明，该银纳米粒中伊马替尼缓慢而连续的释放可持续80小时。体外细胞试验结果显示，该银纳米粒对MCF-7细胞株可产生剂量依赖性的毒性作用。实时PCR分析结果显示。与不含伊马替尼的银纳米粒以及伊马替尼相比，含有伊马替尼的银纳米粒能上调MCF-7细胞株中的Bax/Bcl-2比，而Annexin-V/PI检测分析则发现，含有伊马替尼的银纳米能诱导细胞凋亡。

     8. Khan AM et al. Investigation of imatinib loaded surface decorated biodegradable nanocarriers against glioblastoma cell lines: Intracellular uptake and cytotoxicity studies.Int J Pharm. 2016 Jun 30;507(1-2):61-71. doi: 10.1016/j.ijpharm.2016.05.008. Epub 2016 May 3.

     Khan AM等人采用Box Behnken Design设计了一系列的装载有伊马替尼的PLGA纳米粒，其中以Pluronic P84，P-gp抑制剂功能化的纳米粒(IMM-PLGA-P84-NPs)各种参数最佳，其粒径、分子量分布指数、Zeta电位、载药量依次为182.63±13.56nm、0.196±0.021、-15.2±1.49mV与40.63±2.04μg/mg，而A172、U251MG与C6神经胶质瘤对纳米粒中伊马替尼的摄取效果显著高于其对伊马替尼溶液的摄取效果。IMM-PLGA-P84-NPs在表达P-gp的细胞株(U251MG与C6)中的摄取效果更佳，而未功能化的纳米粒则在不表达P-gp的细胞株中具有更高的吸收水平(表4)。此外，纳米粒还可显著改善伊马替尼对各种细胞株的细胞毒性(依IC50计，见表5)

     表4 摄取效果(μg/mg蛋白)

表5 IC50值(μM伊马替尼)

     9. Hasandoost L et al. In vitro effect of imatinib mesylate loaded on polybutylcyanoacrylatenanoparticles on leukemia cell line K562.Artif Cells NanomedBiotechnol. 2017 May;45(3):665-669. doi: 10.1080/21691401.2016.1175444. Epub 2016 May 1.

     Hasandoost L等人以聚氰基丙烯酸丁酯(PBCA)为载体，制备了装载有甲磺酸伊马替尼的纳米粒，该纳米的包封率高达86%，而且具有良好的保留特征，并可激活伊马替尼对白血病细胞株K562的细胞毒性。

     10. Marslin G et al. Delivery as nanoparticles reduces imatinib mesylate-induced cardiotoxicity and improves anticancer activity.Int J Nanomedicine. 2015 Apr 24;10:3163-70. doi: 10.2147/IJN.S75962. eCollection 2015.

     甲磺酸伊马替尼的临床治疗效果因为其心脏毒性而受到了很大的限制。Marslin G et al等人以聚乳酸-羟基乙酸共聚物为载体，制备了甲磺酸伊马替尼纳米粒。该纳米粒的包封率高达89.94%。MTT试验结果显示，当伊马替尼的实际浓度相当时，该纳米粒对乳腺癌MCF-7细胞的细胞毒性显著高于游离的伊马替尼，纳米粒在48小时的IC50值为2.6μM比甲磺酸游离态伊马替尼低2.9倍。Wistar大鼠用50mg/kg(依伊马替尼计)的纳米粒连续口服给药28天，未见显著的心脏毒性或相关的变化，而游离甲磺酸伊马替尼给药后显著升高大鼠的丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶水平与碱性磷酸酯酶水平，并降低动物的白细胞水平、红细胞水平与血红蛋白水平(表6)。用纳米粒给药的大鼠的心脏切片未见显著的心脏毒性症状，而用游离伊马替尼给药的大鼠心脏切片却可见正常结构流失与胞质空泡化水平的升高。

     表6毒性试验结果

     *与对照组相比P<0.05；*与对照组相比，P<0.01；***与对照组相比，P<0.001

     INPs 代表装载有甲磺酸伊马替尼的PLGA纳米粒

     11. Akagi S et al. Delivery of imatinib-incorporated nanoparticles into lungs suppresses the development of monocrotaline-induced pulmonary arterial hypertension.Int Heart J. 2015 May 13;56(3):354-9. doi: 10.1536/ihj.14-338. Epub 2015 Apr 23.

     PDGF在肺动脉高血压(PAH)的发病中起着一定的作用。伊马替尼可改善血液动力学特征，但在其治疗肺动脉高血压时的严重不良反应及由此引发的停药事件却很常见。Akagi S等人考察了以PLGA为载体的异硫氰酸荧光素纳米粒(FITC-NPs)或伊马替尼纳米粒(IM-NPs)对大鼠模型以及人PAH-肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)的作用。大鼠在注射野百合碱(用于诱发肺高压)后立即气管里单次注射PBS、异硫氰酸荧光素纳米粒或伊马替尼纳米，三周后，伊马替尼纳米粒能显著抑制肺高压的发生、小肺动脉重塑与右心室肥大(表7)，伊马替尼纳米粒还能显著抑制由PDGF诱导的PAH-PASMCs增殖。

     表7纳米粒对野白合碱诱导的大鼠肺高压的抑制作用

     二、

     总结与讨论

     纳米技术(Nanotechnology)的定义为“生产或加工纳米级材料或操纵纳米级物体的能力”，自其兴起以来，就很快地被药学科技人员所关注，并应用于药物递送(Drug Delivery)领域，其中可用于口服与/或注射药物的纳米给药系统包括：脂质体、聚合物纳米球/纳米囊、固体脂质纳米粒、微乳、纳米乳、自乳化纳米乳、聚合物胶束、枝状共聚物、纳米药物晶体等。口服与或纳米给药系统具有以下特点：①载药微球的粒径在10~100nm范围内，比表面积显着增大；②增加药物溶解度；③提高口服药物的溶出速率；④增强载药粒子(口服)的胃肠道黏膜黏附性；⑤增强口服药物的胃肠道稳定性；⑥增强载药粒子在起效部位或吸收部位的停留时间及面积；⑦增强药物的跨越黏膜屏障能力；⑧提高药物的口服生物利用度；⑨某些口服纳米给药系统还有缓释、控释、靶向功能等。

     具体到抗肿瘤药物领域，除了如前所述功效，提高靶向性、增强抗肿瘤效果、降低耐药性、减轻不良反应，则是纳米制剂开发的主要目的，并在本文所整理的伊马替尼纳米制剂文献中得到了充分的体现。当然，由于笔者时间与文献获得权限的限制，本文仅对文献的摘要进行了翻译与整理，不足之处还请广大读者谅解并斧正。

     新闻来源：药智网

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