载体红细胞及其靶向化疗应用研究进展Word下载.docx

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Erythrocytes,themostabundantcellsofthehumanbodywithexcellentphysiologicandmorphologiccharacteristics,havebeenexploitedextensivelyfortheirpotential

applicationsasdrugdeliveringmicrospheres.Carriererythrocyteshavebeenexploitedfor

severalpotentialapplications,includingintravenousslowreleaseoftherapeuticagents,enzyme

replacementtherapyanddrugtargetingtherapy.Aseriesofmethodshavebeentested

successfullyforimprovementoftargetingtoreticuloendothelialsystem.

KeyWords:

Erythrocytes,DrugCarrier,TargetingTherapy

1导言

全世界每年约有700万人死于癌症，是人类死亡的第二位原因。

恶性肿瘤的治疗是手术

治疗、放疗、化疗和生物治疗的有机结合。

作为具有全身性治疗潜能的化疗和生物治疗，药

物的疗效很大程度上取决于其对特定目标的靶向作用。

目前常用的抗肿瘤药物均缺乏特异的

选择性作用，往往在抑制肿瘤细胞的同时对机体增殖旺盛的细胞如骨髓细胞、肠上皮细胞、

生殖细胞等有一定的影响。

使用能够在特定组织、器官甚至细胞积聚并发挥治疗作用的药物

载体运送药物，可以提高药物治疗效果，减少毒性药物对其他组织或器官的损害。

近二十年

来，关于药物载体的研究日益深入，主要有大分子、脂质体、合成微胶囊及红细胞等。

其中

载体红细胞具有优秀的生物相容性、生物降解性及体内稳定性，并可达到缓释给药以及靶向

网状内皮系统（reticuloendothelialsystem,RES）给药的目的。

2载体红细胞的发展及特点

载体红细胞即将取自生物体血液样品中的红细胞分离出来，在体外将特定药物包括生物

活性物质如酶、蛋白质、多肽、激素等包埋入红细胞中，再将包埋后的红细胞回输至生物体

内发挥作用。

1973年，Ihler等注意到破裂红细胞释放出来的物质比如血红蛋白可被部分重

新封入红细胞腔，并因此提出了用重封红细胞包载外源酶，利用红细胞在体内作为运送的载

[1]体进行疾病治疗的设想并获得成功。

从此，对载体红细胞的研究日益受到重视，1984年

InternationalSocietyforUseofResealedErythrocytes成立，每两年召开一次会议报告这一领

域取得的新进展。

早期的载体红细胞研究集中于包埋免疫源性强而半衰期短的外源性酶治疗

一些相关的酶缺乏引起的疾病，其中最成功的是包埋葡萄糖脑苷脂酶治疗Gaucher’s病以及

包埋门冬酰胺酶治疗急性淋巴细胞白血病。

八十年代更多的药物被包埋入红细胞中并进行了

大量动物及小规模临床实验。

九十年代后研究重点转变为如何获得更优秀的靶向性或缓释性载体红细胞并已取得一定成果。

包埋抗肿瘤药物的报道也不少见，其中研究较多的药物是阿霉素、L-门冬酰胺酶和甲氨蝶呤，其他还有博来霉素、氟尿嘧啶、依托泊甙、柔红霉素及细胞因子白细胞介素-2。

相关动物实验及临床实验证明包埋化疗药物的载体红细胞可显著延长药物的体内半衰期，并具有理想的网状内皮系统靶向性，如白细胞介素-2被包埋入红细胞后血浆半衰期明显延长;

Kitao等包埋柔红霉素治疗接种了L1210细胞的小鼠，小鼠存活期较游离药物组及对照组均明显延长。

载体红细胞作为一种理想的药物载体，具有以下优点:

1，理想的生物相容性及生物降解性;

2，延长药物在体内的半衰期;

3，降低外源物质的免疫原性;

4，提高药物在体内的稳定性;

5，提高药物的靶向性。

3载体红细胞的原理及制备方法

红细胞是血液中数量最多的血细胞，正常人体红细胞呈双凹圆碟形，直径约7~8μm，周边最厚处约2.5μm，中央最薄处约1μm，血浆渗透压约为300mmol/L（即300mOsm/kgHO，2相当于770kPa）。

双凹圆碟形状使红细胞具有极大的变形能力，在体内可顺利通过直径仅

[2]3~4μm的毛细血管。

Jain等的研究表明，当红细胞处于轻度低渗（大约150mOsm/kgHO）2的环境中，外界水分可进入红细胞使之发生可逆性膨胀至原体积的125%，红细胞变为椭球形，达到溶血临界点时，红细胞膜上一些直径20~50nm的孔隙将短暂开放，外界酶、多肽、蛋白质及药物等均可经这些孔道进入红细胞腔。

而当周围环境恢复等渗状态时，红细胞又可缩小恢复原状，膜上孔道亦随之收缩，从而将特定药物包封于红细胞内。

以渗透压为基础的几种制备方法均应用了红细胞的这一特性，包括早期的低渗溶血法（hypotonichemolysis）、低渗稀释法（hypotonicdilution）以及改良后的低渗透析法（hypotonicdialysis）和低渗预涨法（hypotonicpreswelling），后两者是目前应用最广泛的方法，其共同的特点是包埋效果好，细胞恢复好。

其中低渗透析法可通过专门的设备大规模的制备载体红

[3]细胞;

低渗预涨法则更加快速而简单，包埋率也最高。

最近国内学者汪小海等提出使用高渗法在包埋小分子药物吗啡具有很不错的效果且操作更加简单，但此方法未见其他报道，其包埋大分子药物的可行性有待证实。

其他不以渗透压改变为基础的方法包括电击穿法（electricalbreakdown）、渗透脉冲法（osmoticpulsemethod）及化学干扰法（chemicalperturbation），其中电击穿法对红细胞膜的结构影响最小，包埋效果较好，但所需设备及操作均极为复杂，因而应用较少;

而后两种方法包埋效果较差。

4靶向载体红细胞的研究

在生物体内，网状内皮系统是衰老的或异常的红细胞被破坏的主要场所。

在包埋过程中载体红细胞结构会受到不同程度的破坏，因而载体红细胞在回输生物体内后结构破坏较显著的一部分细胞将在短时间内在网状内皮系统被识别破坏而释放药物，在肝、脾、肾等局部组

[4]织形成较高浓度。

DeLoach等认为，结构轻微破坏的载体红细胞主要在脾脏被降解破坏，这是因为脾脏具有识别轻微破坏的细胞结构并选择性的破坏这些细胞的能力;

而另一方面，结构显著破坏的红细胞主要在肝脏被降解，这是因为肝脏能够识别这些细胞而且肝脏血流量巨大，所以大部分细胞被肝脏降解。

近年来的研究表明，对载体红细胞进行各种特殊处理后能获得具有更优异的靶向性的载体红细胞，而且不同的变性处理方法还可使载体红细胞选择性的靶向于网状内皮系统的特定器官。

常见的可提高载体红细胞靶向性的方法有以下几种:

4.1影细胞

若环境渗透压过低则红细胞体积逐步增大导致红细胞破裂而发生溶血，这时血红蛋白逸出细胞外，仅留下一个双凹圆碟形细胞膜空壳，称为影细胞（ghostcell）或红细胞血影，早期不成熟的体外包埋技术通常得到的是这样的影细胞，网状内皮系统吞噬影细胞的能力较完

[1]整的红细胞强得多，Zimmermann等将包埋了甲氨蝶呤的红细胞注射于小鼠体内，10min后发现80%的甲氨蝶呤定位于肝脏，而相同条件下游离甲氨蝶呤只有30%。

但影细胞包埋药物的能力较差，限制了其近一步的应用。

4.2戊二醛处理

用戊二醛（glutaraldehyde）处理载体红细胞使其具有靶向性是研究最多的方法之一体外实验证明，戊二醛处理后的载体红细胞可在一定程度上避免物理及化学因素引起的溶血，这

[4]是因为戊二醛能够交联细胞膜上蛋白从而达到稳定细胞膜的作用。

在鼠及其他动物的实验中发现用戊二醛处理过的载体红细胞再注射到动物体内具有肝脏靶向性（高戊二醛浓度）或

[5]脾脏靶向性（低戊二醛浓度）（见表一）。

Tonetti等等对患有巨肝转移瘤的病人取自身红细胞包埋阿霉素，经戊二醛处理，静脉注射后发现载体红细胞大部分被肝吸收。

Szwarocka等[6]用戊二醛处理携带了伊达比星的载体红细胞，可明显改变细胞膜的流动性，细胞膜骨架蛋白的结构及细胞内粘滞性。

表一戊二醛处理载体红细胞大鼠体内分布

戊二醛浓度血肝脾肾肺

0.01%90%5%<

5%

0.05%<

5%5%90%

0.10%10%55%20%<

5%10%

0.25%15%65%10%<

5%5%

0.50%15%70%15%

34.3ZnCl/BS处理2

Band3是细胞膜上的蛋白，在正常红细胞膜上均匀分布，而在衰老或变性红细胞膜上则交联成簇，提高自身IgG的连接，是红细胞被巨噬细胞吞噬的标志。

因此利用Band3交

3联试剂ZnCl或bis（sulfosuccinimidyl）suberate（BS）处理后的载体红细胞可增加其巨噬2[7]3[8][9]细胞靶向性。

Lotero与Olmos等用BS处理分别携带了依托泊甙和白细胞介素3的载体红细胞，体外实验中巨噬细胞吞噬载体红细胞的能力明显增强，体内实验显示处理后的红细胞可靶向作用于肝脏。

4.4Mishra的研究

[10]Mishra等的研究表明，巨噬细胞具有识别成熟的和衰老的细胞的能力，对载体红细胞进行变性处理促使其衰老可明显增强巨噬细胞对其的吞噬能力。

他们选择了胰岛素（trypsin）及苯肼（phenyldydrazine）分别处理包埋了甲氨蝶呤的载体红细胞，胰岛素可以去除细胞膜表面的硅铝酸成分，而苯肼则可以介导半铬合物成分结合到细胞上，其结果均可促使细胞衰老。

体外实验结果显示，处理后的载体红细胞可被巨噬细胞识别吞噬，而体内实

[11]验结果则表明处理后可明显增强载体红细胞肝脏靶向性（见表二）。

他们随后的研究表明利用NHS-biotin（N-hydroxysuccinimideesterofbiotin）处理也具有类似的效果。

表二胰岛素及苯肼处理后甲氨蝶呤大鼠体内分布

1h12h处理方法血肝脾肾血肝脾肾

69%10%9%3%游离药物

9%48%4%3%4%18%2%载体红细胞

3%65%7%5%2%39%4%3%胰岛素处理

3%68%7%5%2%40%4%3%苯肼处理

4.5其他研究

关于载体红细胞变性处理的方法还有很多，虽然大多尚未见到包埋化疗药物进行靶向化

[12]提出利用联氨疗的相关报道，这些方法依然具有靶向抗肿瘤作用的潜力。

如Lotero等

3+（diamide）或抗坏血酸盐（ascorbate/Fe）氧化处理载体红细胞可使其具有巨噬细胞靶向性;

[1]Zocchi等的研究表明经高温（42?

下90分钟）或神经氨酸酶（neuraminidase）处理后的

红细胞载体具有肝靶向性，静脉注射后2h分别被肝脏摄取50%及75%，而HO及NaN223[1]氧化处理后的红细胞载体具有脾靶向性，静脉注射后4h可经脾脏清除40%。

Eichler等发

现抗Rh抗体（IgGanti-D）修饰包埋庆大霉素的自体载体红细胞具有优秀的RES靶向性。

4结论

红细胞作为药物载体的研究已有20余年历史，通过体外简单的方法处理后红细胞即可

携带药物再被注射入病人体内进行治疗，原理及操作均比较简单，可以被临床医生接受及掌

握。

目前大多数研究仍处于临床前期，但已有不少成功的小规模的临床报告。

载体红细胞将

主要被应用于酶替代疗法、缓释给药、靶向给药、改善氧气运输及细胞融合技术等方面。

目前载体红细胞研究的热点问题是如何进一步提高载体红细胞的缓释性能及靶向性能，

其中对靶向性的研究已经取得了一定成果，众多体内及体外实验已经证实经过特殊处理的载

体红细胞具有巨噬细胞或网状内皮系统靶向性，包埋抗肿瘤化疗药物或细胞因子后可望对原

发性及继发性肝癌、网状内皮系统肿瘤的靶向治疗有所帮助。

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