杨成莉，王 月，何 俊，曾凡群

(1.遵义医学院 药学院，贵州 遵义 563099； 2.遵义医学院 医学与科技学院，贵州 遵义 563099)

综述

基于PLGA的纳米基因载体及其在癌症治疗中的应用进展

杨成莉1，王 月2，何 俊1，曾凡群1

(1.遵义医学院 药学院，贵州 遵义 563099； 2.遵义医学院 医学与科技学院，贵州 遵义 563099)

随着基因用于癌症治疗研究进展，寻找安全、有效载体将目的基因高效准确运送至癌症部位，成为制剂学研究的重点。本文通过归纳总结近年国内外的文献报道，对PLGA的纳米基因载体用于癌症治疗进行综述性研究。探讨PLGA纳米粒作为癌症治疗基因载体的潜在临床应用价值,期望对PLGA纳米基因载药系统的应用有更深层次的了解。结果显示PLGA是一种极具潜力的纳米粒基因载体材料，用于制备基因载体，具有极大的应用价值，且被广泛应用于癌症治疗实验研究中，对癌症的治疗有极大的潜在临床应用价值

聚乳酸-羟基乙酸共聚物；纳米粒；基因；癌症治疗

癌症严重危害人体健康，目前其治疗方法仍为手术切除、免疫治疗、放射治疗和化学治疗以及多种治疗手法相结合的综合治疗。随着基因治疗的研究进展，越来越多基因片段(包括DNA 、RNA)被用于癌症治疗，比如受体相互作用蛋白-3(receptor-interacting protein3，RIP3)、混合系列蛋白激酶样结构域(human mixed lineage kinase domain-like ，MLKL)、小鼠存活素T34A(survivinT34A)等[1-4]。但是，基因片段为高度亲水性的大分子物质，在生理条件下带负电荷，而细胞膜的磷脂双分子层也带负电荷。因此，目的基因难以通过细胞膜进入靶细胞，且目的基因单独使用时很容易被核酸酶裂解，可通过相应的载体保护以保持其有效性和完整性。因此许多实验研究者将抗癌目的基因包裹于脂质体、微球、微囊、纳米粒等[5-7]，制备新型基因载体用于体内外实验研究，获得良好的实验抗癌效果。

聚乳酸-羟基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolicacid),PLGA]为生物可降解的高分子聚合物，是由乳酸(lacticacidosis,LA)和羟基乙酸(Glycolic acid,GA)这两种单体按照不同比例缩聚而成，并且通过美国FDA批准，现已广泛应用于临床医学领域[8]。PLGA纳米粒作为基因载体具有良好的生物相容性、生物可降解性、合成简单、稳定性高、机械强度大、降解速度可调节以及可塑性良好等特点[9]，所以PLGA纳米粒基因载体在近几年癌症的诊断和治疗中应用极为广泛。

本文主要综述PLGA纳米基因载体用于癌症治疗的研究进展，重点介绍PLGA纳米基因载体种类、制备方法以及PLGA的纳米基因载体在癌症治疗方面的应用。

1 PLGA纳米基因载体种类

PLGA作为基因载体材料应用颇多，相关载体类型也有极为丰富的研究。一般将PLGA制备成微球、微囊、阳离子、胶束或纳米粒等。

1.1 PLGA纳米胶束 纳米胶束是指由合成的两亲性嵌段共聚物在溶液中自组装形成的一种热力学稳定纳米载药系统，粒径为10～100 nm。PLGA纳米胶束有以下优点：载药范围广、粒度均一、不良反应少、作用时间长、制备过程简单、制作成本低等。

1.2 PLGA微球 若使药物溶解或分散在高分子材料中，形成的骨架性微小球状实体，称之为微球。微球是近30年应用于药物的载体，它的粒径为1～250 μm。 PLGA微球有以下优点：提高药物稳定性、减少刺激性、提高疗效、降低毒副作用等。

1.3 PLGA纳米粒 纳米粒是指由天然的、合成或半合成的高分子材料制成的微粒。良好的PLGA纳米粒粒径一般在200nm以下。纳米粒作为基因载体，可以很好地保护基因不被破坏，且对机体无免疫原性和毒性。此外，PLGA纳米粒具有良好的摄取效果，能将DNA导入到胞浆中，控制DNA的释放而延长其在体内的作用时间[11]。PLGA纳米粒粒径越小，药物越容易被吸收，所以纳米粒的吸收率比微球的吸收率高。实验研究表明在人的结肠腺癌细胞(Caco-2)中，纳米粒相对于微球的吸收率提高了6倍[12]。在小鼠肠管原位模型中也得到了类似的结果。100 nm的纳米粒相对1 μm和10 μm微球的吸收率提高了15到250倍[13]。大量的实验研究表明了细胞、组织、器官等对载体的吸收率和靶向性具有尺寸依赖性，粒径均匀、细小纳米粒的吸收率和靶向性更高，基因表达效果更明显。所以，PLGA纳米粒较微球具有更广泛的研究。

2 PLGA纳米粒基因载体的制备

PLGA纳米粒基因的制备方法诸多，其中以乳化溶剂挥发法制作简单、经济实惠而备受常用。复乳化溶剂挥发法、自乳化溶剂扩散法、喷雾干燥法、溶剂置换法、CO2超临界流体乳液萃取法、盐析法、相转变法、高压乳均法和纳米粒沉淀法等因部分特有优点被运用于PLGA纳米基因载体制备中。本文重点介绍复乳化溶剂挥发法、纳米粒沉淀法、喷雾干燥法3种方法。

2.1 复乳化溶剂挥发法 复乳化溶剂挥发法是制备PLGA纳米粒基因载体最常规的方法，它是在传统的乳化溶剂挥发法基础上经过反复多次的乳化挥发制备所得。具体过程如下：将含有基因的水溶液加入溶有聚合物的有机溶剂中，剪切或超声使成为初乳(W/O型)，再将初乳转入含乳化剂的水溶液中，均化成复乳(W/O/W型)，除去有机溶剂，洗涤收集即得[14]。复乳化溶剂挥发法广泛应用于脂溶性小分子化合物、大分子药物的包封。但该法的缺点是工艺制备操作较为复杂，影响变量因素较多，扩大化生产比较困难。

2.2 纳米粒沉淀法 纳米粒沉淀法又叫界面沉积法。使用具有挥发性的有机溶剂，将包裹聚合物、药物和亲脂性表面活性溶剂3种组分搅拌后滴入含有稳定剂的水相中，不能溶解的聚合物通过界面迁移，析出并固化，形成纳米粒，待有机溶剂挥发后，离心收集纳米粒[15]。与复乳化溶剂挥发法相比较，纳米粒沉淀法操作步骤简单，因为没有经过乳化过程，且不需要借助外界条件，不产生其他有毒、无用的杂质，并且在其中无残留的溶剂，能循环使用，所以能扩大化生产。但由于该法只能用于脂溶性药物的包载，所以在很大程度上限制了它的应用范围。

2.3 喷雾干燥法 为了保持DNA结构的完整性，可通过干燥法收集颗粒，常用方法为喷雾干燥法。该方法将PLGA纳米乳状液用雾化器喷雾，通过向上流动的氮气干燥，既能有效去除有机残留溶剂，还能避免了颗粒在冻干过程中发生聚集[16]。喷雾干燥法在包封率方面有很大优势，但在干燥操作过程中容易使DNA失活，导致基因不能更好地表达，且很容易使颗粒聚集，粒径分布不均

3 基于PLGA的纳米粒载药系统在症治疗方面的应用

基因治疗是近几年来癌症治疗研究的热门，通过植入外源性治疗基因片段来达到治疗目的。基因治疗时需将目的基因片段插入质粒DNA并嵌入机体细胞，通过目的基因在体内的表达纠正某些基因缺陷[17]。干扰RNA(Small interfering RNA ，siRNA)、质粒DNA(PlasmidDNA，pDNA)，单独于体内使用会被核酸酶降解。PLGA纳米粒将DNA或RNA包裹于其中能抵抗核酸酶的降解，保持其完整的构型，极大提高DNA在血浆中的稳定性[18]。

3.1 载RNA的PLGA纳米粒用于癌症治疗的研究 RNA干扰(RNA interference,RNAi)是最近几年发展起来的一种有效阻断基因表达的技术。siRNA作为该技术的效应分子，在细胞内通过RNA诱导基因沉默复合物的生成，特异性地降解RNA，从而靶向性地阻断有关蛋白的表达。因此利用该技术可以抵抗癌细胞的多药耐性，还能提高抗癌效果[19]。邓力蔚等采用PLGA纳米粒包裹的P-gpshRNA和化疗药物阿霉素用于抑制乳腺癌细胞(Michigan Cancer Foundation - 7，MCF-7)的增殖，减少癌细胞的扩散，从而提高治疗效果[20]。Zhou等采用偶联特异性肽链的PLGA包裹的siRNA在体内实现了靶向性地向肺部siRNA的传递，有效地延长siRNA在体内的循环时间，从而提高癌症治疗的效果[21]。Kim T I等通过制备聚醚酰亚胺(Polyetherimide,PEI)与PLGA制备的嵌段聚合物胶束载siRNA用于肝癌细胞，有效抑制肝癌细胞增殖，且对正常细胞小鼠成肌细胞、人胚肾细胞毒性较小[22]。

微小RNA(microRNA，miRNA)是一类由内源基因编码的长度约为22 个核苷酸的非编码单链RNA 分子,其在细胞内具有多种重要的调节作用。因此，miRNA载体研究也具有极大广泛性，如脂质载体、聚合物、无机纳米载体等[23]。如Cosco D等，制备壳聚糖与PLGA复合物用于载miR-34a，对多种癌症具有良好的治疗作用[24]。

3.2 载DNA的PLGA纳米粒用于癌症治疗的研究 通常质粒DNA进入血管后能迅速被核酸酶消化降解，但是由于纳米基因载体有浓缩作用和核苷酸保护功能，与DNA形成一致的结构，使DNA不被核酸酶消化降解[25]。Little S R等将质粒DNA吸附于PLGA和生物可降解聚氨基酯(Poly amino ester,PBAE)混合物制备的纳米粒中，加入的PBAE不仅没有改变PLGA纳米粒的形态结构和载药量，而且还大大地提高了PLGA纳米粒的释放速度、基因转染效率、体外稳定性及包封率[26]。除将基因吸附于纳米粒表面外，基因包载于纳米粒内也有诸多研究。如Tang J等通过采用复乳化溶剂挥发法将MsurvivinT34A基因采用磷酸钙缩合后镶嵌包载于PLGA纳米粒中，用于小鼠乳腺癌治疗，显示很好的体内外抗癌效果[27]。Hou X Y等将RIP3基因通过PEI缩合后包载于脂质包裹PLGA纳米粒内用于小鼠结肠癌治疗，获得良好效果[28]。纳米粒载体可保护DNA转导，减少各种酶、组织细胞等的破坏，有利于DNA更快更稳定地进入靶细胞中。基于上述优势，PLGA纳米粒用于癌症治疗得到极大推广。

4 展望

基于PLGA纳米粒作为载药系统具有诸多优势如：①避免药物在体内过早分解，从而增加药物的稳定性；②由于纳米粒小尺寸效应，借助实体瘤的高通透性和滞留效应，增加纳米颗粒在癌症血管处的滞留，实现纳米粒被动靶向于癌症部位等；③基于PLGA纳米基因载体延长在基因体内的循环时间，降低自身毒性，提高治疗效果等。以上优势为PLGA纳米粒在临床应用奠定了一定的基础。但是PLGA载药也存在一些问题，如药物的包封率低、载药量低、生产成本高、不能大规模生产等，尤其载药量低可能是PLGA载药纳米粒在临床应用中的最大阻碍。如能提供更多增大PLGA纳米粒载药量的方法，将为PLGA纳米粒在基因治疗中应用提供坚实的基础。

PLGA纳米粒作为一种非病毒基因载体，距离理想的基因载体仍存在一些缺陷。但是，相对于传统化疗药物，基于PLGA的纳米基因载体在治疗癌症方面具有诸多优势，对肆意威胁人类健康的癌症治疗具有良好的应用前景和开发潜力。目前PLGA纳米粒子实验研究的载药传递系统已取得较为满意的成果，随着制剂学研究的进一步发展，在实验研究的基础之上可进一步推广应用于临床研究之中。

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[收稿2017-06-17;修回2017-10-17]

(编辑：谭秀荣)

AdvanceinthestudyofPLGAnanogenecarrierusedincancertreatment

YangChengli1,WangYue2,HeJun1,ZengFanqun1

(1.School of Pharmacy,Zunyi Medical University，Zunyi Guizhou 563099,China； 2.Medicine & Technology School,Zunyi Medical University,Zunyi Guizhou 563099,China)

As the gene is used for cancer treatment research,it is a key point to find safe and effective vectors to accurately transport the target genes to cancer sites.We summarized recent reports about the potential clinical application value of PLGA [poly(lactic-co-glycolicacid)] nanoparticles as cancer gene carriers and provided a deeper understanding of the application of PLGA nano-gene carrier system.PLGA as a kind of biodegradable material is of great application value in terms of delivering anti-cancer genes,the PLGA nanoparticle carrier is widely used in experimental study of cancer gene therapy and also expected to bring hope for human cancer treatment.

PLGA；nano particles；gene；cancer treatment

贵州省科技计划项目基金资助(NO：黔科合支撑[2016]2854)。

Q782

A

1000-2715(2017)06-0693-04