近年來，得益于生物技術(shù)與分子生物學(xué)的飛速發(fā)展，生物大分子藥物不斷涌現(xiàn)，成為新藥開發(fā)非常具有前景的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。生物大分子藥物是利用現(xiàn)代生物技術(shù)方法生產(chǎn)的源自生物體內(nèi)或體外合成用于疾病的診斷、預(yù)防或治療的生物大分子，包括重組蛋白、多肽、疫 苗、抗體和基因藥物等，具有作用位點(diǎn)專一、藥理活性高、使用劑量小等特點(diǎn)。

       相較于小分子藥物，生物大分子藥物藥理活性的發(fā)揮更加依賴于安全高效的遞藥系統(tǒng)。如何在體內(nèi)遞送過程中保持生物大分子藥物的藥理活性，使其在體內(nèi)有效穿透多重生理屏障并精準(zhǔn)靶向至病灶部位的細(xì)胞內(nèi)，是目前生物大分子藥物遞送中亟待解決的科學(xué)問題。大量研究表明，生物大分子在體內(nèi)的遞送是一個(gè)系統(tǒng)性級聯(lián)過程，主要難點(diǎn)在于：(1) 生物大分子藥物對空間構(gòu)型要求高，制備過程及體內(nèi)傳遞過程中需要保證其活性和穩(wěn)定性；(2) 發(fā)揮局部作用的生物大分子藥物需要靶向傳遞至作用部位(如腫瘤等) 以發(fā)揮作用；(3) 生物大分子藥物難以穿越人體內(nèi)存在的各個(gè)生理屏障，如胃腸道屏障、血腦屏障、肺氣血屏障、血胰屏障，以及細(xì)胞膜甚至核膜屏障等；(4) 絕大多數(shù)生物大分子藥物進(jìn)入細(xì)胞后需要經(jīng)過胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)和胞內(nèi)釋放才能發(fā)揮作用。

       藥物制劑中的常規(guī)手段，諸如藥物結(jié)構(gòu)修飾、添加穩(wěn)定劑和吸收促進(jìn)劑等，無法同時(shí)解決生物大分子藥物體內(nèi)遞送過程中滲透性、穩(wěn)定性、免疫原性以及靶向性的問題。要實(shí)現(xiàn)生物大分子的體內(nèi)高效傳遞，必須同時(shí)克服以上4個(gè)相互關(guān)聯(lián)過程中的生物屏障。

       1、生物大分子藥物的生物活性保持

       蛋白質(zhì)藥物具有高級結(jié)構(gòu)，包括二級、三級和四級結(jié)構(gòu)。一方面，這些結(jié)構(gòu)特性決定了蛋白質(zhì)藥物的空間構(gòu)型以及功能和活性；另一方面，藥物分子形態(tài)學(xué)的同質(zhì)多晶行為比較突出，不同的晶型對于蛋白質(zhì)藥物的生物利用度、治療效果及藥物遞送系統(tǒng)的選擇有著重要影響。目前在使用載體傳遞藥物的過程中，由于復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，生物大分子很可能受環(huán)境或載體材料的影響而喪失其活性，或者難以完全從載體中釋放出來。因此，為維持最 佳的結(jié)晶形態(tài)和最好的生物活性，提高生物大分子藥物高效化的過程，既要注重遞送系統(tǒng)的構(gòu)建與功能化，又必須充分考慮到蛋白質(zhì)藥物本身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，以及在分離純化時(shí)蛋白質(zhì)活性的保留和恢復(fù)。有國內(nèi)研究者通過改進(jìn)優(yōu)化制備工藝或合成特殊的載體材料(如PEG-PCL和DEX-PCL) ，已在保護(hù)生物大分子藥物天然構(gòu)象與活性方面取得了一定成果。比如，為避免蛋白質(zhì)藥物在制備時(shí)因與水油界面或水氣界面等直接接觸而失活，利用冷凍共析出法制備了由葡聚糖包裹的蛋白質(zhì)微球，該微球在經(jīng)過渦旋、離心及高溫處理后仍能保持很好的天然活性。除維持蛋白質(zhì)藥物生物活性外，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)藥物進(jìn)入體內(nèi)后，還面臨著另一個(gè)挑戰(zhàn)-酶對蛋白質(zhì)藥物的破壞，這將影響蛋白質(zhì)藥物在體內(nèi)的分布和生物活性。研究表明，運(yùn)用制劑的方法可以增強(qiáng)蛋白質(zhì)藥物在運(yùn)輸中和體內(nèi)的穩(wěn)定性。如將蛋白質(zhì)包載于 PLGA 微球中可以提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，而且顯示出了一定的緩釋效果。

       除蛋白質(zhì)藥物外，另一類生物大分子藥物，反義核酸和小干擾RNA( siRNA) 已經(jīng)成為兩種調(diào)控基因表達(dá)的重要工具。然而，天然的核苷酸在體內(nèi)外極易受到核酸酶的降解。目前， 已有科研團(tuán)隊(duì)將siRNA包載于白蛋白納米粒中，有效防止了siRNA 的降解，增強(qiáng)了其體內(nèi)穩(wěn)定性。

       2、生物大分子藥物的靶向遞送

       生物大分子藥物除了需要克服體內(nèi)存在的各種蛋白酶、核酸酶的降解作用，還需要克服各種屏障，才能到達(dá)作用部位，如針對中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的藥物必須穿過血腦屏障才能起效。藥物遞送系統(tǒng)可以改變藥物原有的體內(nèi)分布和藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)藥物的靶向傳遞。比如，脂質(zhì)體、納米粒等一些常用的藥物遞送系統(tǒng)，通過化學(xué)修飾接上配體，與靶標(biāo)部位高表達(dá)的某些受體結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)藥物在靶標(biāo)部位的富集。有學(xué)者合成了一系列具有雙季胺結(jié)構(gòu)的膽堿衍生物，實(shí)驗(yàn)表明該系列化合物均與血腦屏障膽堿受體有很好的親和力。將這些膽堿衍生物修飾聚賴氨酸樹突狀載體用于基因傳遞，可顯著提高該外源基因透過血腦屏障的能力，增加在腦組織的攝取和表達(dá)。另外，用轉(zhuǎn)鐵蛋白、乳鐵蛋白等作為配體修飾載體，也能使生物大分子藥物實(shí)現(xiàn)腦靶向的目的。

       由聚氰基丙烯酸丁酯制得的聚合物納米粒已被證明可以傳遞肽類藥物穿過血腦屏障， 提高作用部位的藥物濃度。另一方面，針對某些病灶部位的特殊微環(huán)境，國內(nèi)學(xué)者也設(shè)計(jì)出許多精巧的靶向系統(tǒng)。利用腫瘤組織微環(huán)境的基質(zhì)金屬蛋白酶( MPP) 過度表達(dá)的特點(diǎn)，有學(xué)者設(shè)計(jì)出經(jīng)MMP 酶促發(fā)釋放式的載體系統(tǒng)。經(jīng)酶促式斷裂的長鏈 PEG 修飾后的載體， 能顯著增強(qiáng)載體的腫瘤靶向性。類似的研究還有利用 pH 敏感的腙鍵連接載體和屏蔽性材料。當(dāng)該載體到達(dá)腫瘤部位時(shí)，由于腫瘤部位微環(huán)境 pH值下降，使得腙鍵斷裂，屏蔽性材料脫離載體暴露出靶向配體，從而促進(jìn)藥物載體進(jìn)入腫瘤細(xì)胞。

       3、生物大分子藥物的入胞行為

       生物大分子藥物被靶部位的細(xì)胞攝取，是這類藥物發(fā)揮藥效的前提。一般說來，微粒類載體是通過胞吞作用被攝取入胞內(nèi)的，因此傳遞系統(tǒng)的形狀、粒徑以及表面電荷將直接影響生物大分子藥物的入胞行為。通過對載體進(jìn)行修飾，可以大大提高蛋白、多肽類藥物進(jìn)入細(xì)胞的效率。比如，有學(xué)者通過連接鍵交聯(lián)低分子量陽離子材料聚乙烯亞胺(PEI) 包載DNA 藥物，結(jié)果表明，該材料既能降低原高分子量PEI 的毒 性，同時(shí)也能提高 DNA 被大鼠原代滑膜細(xì)胞的攝取效率。激光共聚焦實(shí)驗(yàn)顯示，細(xì)胞對該材料制備的載體的攝取十分迅速。此外，為了提高蛋白、多肽類大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的能力，還可將細(xì)胞穿膜肽( CPP) 如 TAT、R8 等與載體連接，以促進(jìn)生物大分子進(jìn)入細(xì)胞的能力。另一種提高生物大分子藥物細(xì)胞攝取的策略是利用配體和細(xì)胞上的受體特異性結(jié)合而提高載體進(jìn)入細(xì)胞的能力。有國內(nèi)學(xué)者將皮啡肽作為配體修飾 PEG 化的多聚賴氨酸樹突狀載體用于小發(fā)夾RNA( shRNA) 的輸送， 結(jié)果表明，皮啡肽修飾后的載體在腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞中的攝取顯著提高。通過對攝取機(jī)制的考察，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用是攝取的主要方式，而且在加入皮啡肽的競爭性抑制劑后，可顯著降低其攝取，說明該種攝取機(jī)制依賴于皮啡肽與細(xì)胞上受體間的相互作用。還有研究者用小腸杯狀細(xì)胞的靶向肽CSKSSDYQC對三甲基殼聚糖進(jìn)行修飾，制備成包載胰島素的納米粒，靶向肽修飾的納米粒顯著增加了胰島素在上皮細(xì)胞的跨膜吸收。另一方面，對于siRNA 和反義寡核苷酸等核酸藥物，由于細(xì)胞攝取效率極低，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。針對這一問題，已有脂質(zhì)微?；?PEG 化的環(huán)糊精衍生物包裹的 siRNA 制劑進(jìn)入臨床研究，以期能夠提高細(xì)胞傳遞效率。

       4、生物大分子藥物的胞內(nèi)釋放

       蛋白質(zhì)類藥物進(jìn)入細(xì)胞后，需要及時(shí)從溶酶體中釋放出來以發(fā)揮藥效。對于 DNA 等核酸類藥物，更是需要進(jìn)入細(xì)胞核才能起作用。因此，除了載體的穿膜性質(zhì)外，其溶酶體逃逸能力對于藥物的胞內(nèi)釋放更為重要。借助溶酶體中 pH 偏低這一性質(zhì)制得的 pH 敏感材料能夠增強(qiáng)核酸類藥物的溶酶體逃逸能力，如通過二硫鍵交聯(lián)得到的高分子材料能夠在細(xì)胞內(nèi)通過氧化還原反應(yīng)發(fā)生斷裂，從而釋放出生物大分子藥物。有研究小組設(shè)計(jì)了一種特殊的材料，將雙甲醛咪唑與精胺縮合生成聚合物用于基因傳遞。該材料在中性條件下穩(wěn)定，被細(xì)胞攝取后在內(nèi)含體的酸性環(huán)境下能降解成可生物代謝的單體，一方面降低了毒 性，另一方面在新生成的多個(gè)伯氨作用下，通過質(zhì)子海綿效應(yīng)使得內(nèi)涵體破裂，而使siRNA 隨聚合物降解從載體中釋放到胞漿內(nèi)。盡管這類傳遞系統(tǒng)能夠增強(qiáng)生物大分子藥物進(jìn)入細(xì)胞和胞內(nèi)釋放的能力，但是由于細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的環(huán)境，一些材料仍難以完全釋放藥物。

       為了實(shí)現(xiàn)生物大分子藥物高效遞送，醫(yī)藥學(xué)界的研究工作者進(jìn)行了大量相關(guān)的研究， 以期能研發(fā)出穩(wěn)定性好，生物利用度高、靶向性強(qiáng)、療效確切和副作用小的生物大分子藥物遞送系統(tǒng)。脂質(zhì)體、聚合物膠束、樹狀大分子、磁性納米粒等納米載藥系統(tǒng)被廣泛用于生物大分子藥物的遞送，運(yùn)用納米載藥系統(tǒng)對生物大分子藥物進(jìn)行包載，可以增強(qiáng)藥物在體內(nèi)的穩(wěn)定性最大限度地保留其活性，還能改善生物利用度。其次，通過化學(xué)修飾在脂質(zhì)體、聚合物等遞送系統(tǒng)接上配體，與靶部位高表達(dá)的某些受體結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)藥物在靶部位的富集。最后， 載藥系統(tǒng)的表面電荷、粒徑以及形狀等物理性質(zhì)直接影響生物大分子藥物的入胞行為。通過對載體進(jìn)行修飾，可以大大提高生物大分子藥物進(jìn)入細(xì)胞的效率。

       此外，尋求生物大分子藥物的非注射給藥方式一直是藥劑學(xué)、生物化學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，涉及的給藥途徑包括口服、肺部、鼻腔、直腸、陰道、眼內(nèi)和透皮等。以上這些新劑型的研制，對于延長生物大分子(主要是蛋白、多肽類及核酸類藥物) 的半衰期，增加其穩(wěn)定性，提高對細(xì)胞膜的穿透能力，降低免疫原性等方面取得了巨大的進(jìn)步。然而，盡管臨床前研究取得了一定成果，但進(jìn)入臨床試驗(yàn)后，這些新型載體的效果仍不盡如人意，能夠上市的生物大分子藥物種類偏少。

       參考資料

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       [2]黃園.生物大分子藥物遞釋系統(tǒng)的研究進(jìn)展與開發(fā)前景[J].藥學(xué)進(jìn)展,2022,46(04):241-243.

       [3]劉揭,繆明星,郝琨.包載生物大分子的納米藥物遞送系統(tǒng)研究進(jìn)展[J].中南藥學(xué),2019,17(03):441-446.

       作者簡介：小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。