脂质纳米颗粒:癌症治疗的重要参与者

Rumiana Tenchov, Information Scientist, CAS
Use of lipid nanoparticles in cancer therapy

脂质纳米颗粒:多功能、精密的药物输送系统

自20世纪60年代第一代脂质体发现以来,脂质纳米颗粒(LNPs)技术已经获得了巨大的发展。 虽然 LNP 在医学成像、化妆品、营养品和农业等其它领域的应用规模相对较小,但是在医药行业作为治疗载体却有较大的发展和应用。 

脂质纳米颗粒已经在制药工业中广泛应用了几十年。 与其他基因和疫苗递送系统相比,脂质纳米粒更易量产,免疫原性更低,并且可以携带更大的有效载荷 — 这使它们成功地成为了各种药物包括小分子、蛋白质和核酸药物的有效载体。 

最近,脂质纳米颗粒因在两种获批 COVID mRNA 疫苗中发挥的作用而成为全球关注的焦点——它有效地助力了 mRNA 的准确递送,这使脂质纳米颗粒技术成为疫苗研发平台的一项前沿技术。 除了mRNA 疫苗外,脂质纳米颗粒还可以在其他疾病领域发挥重要作用。 事实上,许多脂质纳米颗粒已经被批准用于多种疾病的治疗(见图1) 。 我们将在本文中简要地探讨脂质纳米颗粒在抗肿瘤治疗中的应用。

已获批的脂质纳米颗粒药物及其适用的疾病
图 1:已批准的脂质纳米颗粒药物及其靶向疾病 


脂质纳米颗粒在癌症治疗中的应用


通过CAS 内容合集™,我们构建了LNP制剂在各个治疗领域使用的分布图(图2)。 我们看到,抗肿瘤治疗占据了LNP药物使用的最大比例(46%),显示了LNP制剂在该领域的突出作用。 抗肿瘤LNP制剂在乳腺癌中使用最多(>25%) ,其次是卵巢癌和肺癌(均为10%)。  

与脂质纳米颗粒制剂相关的 CAS 数据库文档分布
图 2:不同治疗领域脂质纳米粒制剂相关文献分布 


脂质纳米颗粒具有多种治疗益处,使其适用于癌症治疗中的药物递送:

脂质纳米颗粒对于治疗有很多好处


LNPs还被证明可以通过增强渗透性和高渗透长滞留效应(EPR)来提高癌症治疗的疗效。 由于肿瘤血管的血管生成速度较快但存在缺陷,因此具有高渗透性,可被 LNP 轻松穿过。 LNPs可以很容易地穿过肿瘤血管,这是因为肿瘤血管基于快速生长而具有的高度的通透性。 此外,肿瘤的功能失调性淋巴引流改善了LNPs的滞留时间;LNPs在疾病组织的积累使抗肿瘤药物能够在肿瘤细胞内选择性地释放。   

为了更好地了解LNPs在不同疗法中的适用性,利用CAS内容合集关联不同的LNP制剂工艺与它们可能适用的疗法:发现免疫脂质体和隐形脂质体是最普遍的用于抗肿瘤治疗的LNP类型。  

高效隐形脂质体癌症治疗的一个例子是DOXIL®(盐酸阿霉素脂质体注射液),为最早被批准用于治疗晚期卵巢癌、多发性骨髓瘤和HIV相关卡波西肉瘤的脂质体药物。 DOXIL® 中使用的LNPs利用EPR效应来克服强效抗癌剂阿霉素的心脏毒性,同时空间稳定的纳米颗粒延长了其在人血浆中的循环时间。

在当前和将要进行的研究中,许多I/II期临床试验目前正在研究LNP制剂作为一系列实体瘤(包括治疗包括黑色素瘤、成人胶质母细胞瘤、胃肠道癌和泌尿生殖道癌等)的癌症免疫治疗靶点——可见这些疗法广泛的临床应用。  

刺激响应型脂质体是另一种在研技术,用于进一步增强药物在肿瘤中的递送,它们被设计为可在某些物理化学或生物化学刺激下释放包封药物。 例如:阿霉素(刺激:温度/pH值)、5-氟尿嘧啶(刺激:磁场)和AMD3100(刺激:激光照射)。

 

脂质纳米颗粒在纳米医学新兴领域的前景

纳米医学作为一种现代药物疗法已经取得了显著的进步,其广泛的临床应用已不仅仅限于癌症。 纳米医学有助于提高传统药物载体系统的有效性、选择性和生物分布,同时减少其局限性。  

脂质纳米颗粒在医学上的应用很可能会扩大,并在基因医学领域拥有巨大的前景;基因医学领域中的基因编辑、疫苗开发和免疫肿瘤学都依赖于脂质纳米颗粒将核酸有效地递送到细胞中的能力。 科学家们正在开发更精密和多功能的纳米载体,以满足个性化药物的需求,即成功的药物递送,而无需考虑患者的年龄、疾病状况和合并症相关生物障碍。  

随着脂质纳米颗粒技术的不断发展,它已成为现代纳米技术中最具优势和前景的领域之一。

Tenchov R, et al. Lipid nanoparticles - From liposomes to mRNA vaccine delivery, a landscape of research diversity and advancement. ACS Nano. 2021 Jun 28. doi: 10.1021/acsnano.1c04996. 线上版本先于印刷版本发布。

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