胰腺癌相关成纤维细胞的靶向调控进展_仝宇晴.pdf

基金项目：国家自然科学基金（、）；同为通信作者 作者简介：仝宇晴，女，研究方向：药剂学，：通信作者：霍美蓉，女，教授，博士生导师，研究方向：药剂学，：，：；殷婷婕，女，副教授，博士生导师，研究方向：药剂学，：，：胰腺癌相关成纤维细胞的靶向调控进展仝宇晴，杨梦楠，霍美蓉，殷婷婕（中国药科大学药学院药剂系，江苏 南京）摘要：胰腺癌相关成纤维细胞（，）是胰腺癌基质中最主要的细胞成分之一，是胰腺癌纤维结缔组织过度增生的主要贡献者。胰腺癌相关成纤维细胞还能与胰腺癌细胞和免疫细胞发生广泛而多样的串扰，促进胰腺癌的增殖、侵袭和转移，增强胰腺癌对化疗、放疗和免疫治疗的抗性。因此，胰腺癌相关成纤维细胞已成为胰腺癌治疗的一个热门靶标。本文从胰腺癌相关成纤维细胞的来源、特性和生物学作用出发，对近年来用于抑制胰腺癌相关成纤维细胞活性的药物以及可提高胰腺癌相关成纤维细胞药物靶向递送效率的策略进行了综述和分析，以期为进一步提高胰腺癌的治疗效果提供新思路。关键词：胰腺癌；胰腺癌相关成纤维细胞；胰腺星状细胞；肿瘤微环境；药物递送中图分类号：文献标识码：文章编号：（）：，（，）：（），：；胰腺癌极具侵袭力是最致命的恶性肿瘤之一，年生存率至今不足。胰腺癌肿瘤微环境（，）不但支持胰腺癌的发生、进展和转移过程，也是导致胰腺癌耐药的重要原因。胰腺癌纤维结缔组织过度增生，基质成分占瘤体积的 以上，是胰腺癌 最显著的特征。胰 腺 癌 相 关 成 纤 维 细 胞（，）是胰腺癌 中最主要的细胞成分之一，能大量分泌胶原蛋白、纤连蛋白、蛋白聚糖和透明质酸等细胞外基质（，）成分，是胰腺癌纤维结缔组织过度增生的主要贡献者。致密增生的肿瘤基质不仅限制药物瘤内的递送和渗透，亦具有生物活性，可直接支持肿瘤细胞的存活、增殖和转移。此外，也能通过旁分泌多种可溶性细胞因子和趋化因子增强肿瘤细胞活性和治疗抗性，并调节多种免疫细胞的功能和瘤内浸润，促进免疫抑制性 的形成和维持。鉴于 的多功能性，针对 进行靶向调控有望介导 的整体重塑，并提升现有疗法对胰腺癌的治疗效果。概述药学研究 .1，.1由于特异性生物标志物的缺乏，尚无明确定义。通常指存在于胰腺肿瘤组织中的，具有细长形态，不表达上皮细胞、内皮细胞和白细胞的标志物，也没有胰腺癌细胞所具有的基因突变的一类细胞。的特点 具有多种来源，胰腺星状细胞（，）、间充质干细胞（，）和胰腺组织中的正常成纤维细胞均能在胰腺癌发生发展过程中活化或分化为。其中，是胰腺癌 中含量最丰富的细胞，约占细胞总数的，能在胰腺癌 刺激下激活呈 表型，是 的主要来源。也是一个具有高度异质性的细胞群体，主要 包 括 肌 成 纤 维 性（，）、炎性 （，）、抗原呈递性（，）和高代谢性 （，），。不同表型的 在胰腺癌 中空间分布不同，且具有不同的生理特性：紧邻肿瘤细胞，表达高水平 平滑肌肌动蛋白（）；远离肿瘤细胞，表达水平低，但大量分泌 等炎性细胞因子；表达 和，具有抗原呈递作用；具有高度活跃的糖酵解作用，其代谢中间体能为瘤内肿瘤细胞和免疫细胞的氧化磷酸化提供碳源。此外，还具有可塑性，能受其在胰腺癌 中的空间分布和环境刺激发生不同表型之间的转化。在胰腺癌中的多重作用胰腺癌细胞分泌的以转化生长因子（）为代表的多种细胞因子，以及 缺氧、酸性及氧化应激条件均能促进静息态、和正常成纤维细胞激活为。激活后，又能通过分泌细胞因子（胰岛素样生长因子、表皮生长因子和白血病抑制因子等）、趋化因子（等）、丙氨酸和外泌体等来增强胰腺癌细胞的增殖、侵袭能力，并促进癌细胞干性的产生。也与胰腺癌对化疗和放疗的抗性相关：通过表达富含半胱氨酸的血管生成诱导剂（）上调核苷转运蛋白 和，增加自身对胰腺癌一线化疗药物吉西他滨的摄取，减少胰腺癌细胞摄取吉西他滨；高表达骨膜蛋白，骨膜蛋白能通过调控蛋白激酶（）和细胞外信号调节激酶（）信号通路降低胰腺癌细胞对吉西他滨的敏感性；通过产生 激活胰腺癌细胞的整合素 黏着斑激酶信号通路，保护癌细胞免受放疗伤害，。除了与胰腺癌细胞发生双向串扰外，还能与多种免疫细胞发生串扰，促进免疫抑制型 的形成和维持：通过分泌 促进调节性 细胞向瘤内募集；通过分泌、和 促进巨噬细胞向具有免疫抑制作用的 型极化；分泌、等细胞因子促进髓源性抑制细胞的产生；分泌 等细胞因子抑制树突状细胞的激活，。可抑制 活性的药物 调控策略主要可分为：耗竭；抑制 活性；抑制 的某些特定功能。耗竭策略已在临床实验中被证实会加速肿瘤生长和进展；抑制 的某些特定功能（如沉默 的胶原分泌相关基因等）则效果有限；相较而言，通过阻断促 活化信号、阻断 胞内信号传导等方式抑制 活性，最有望用于增效胰腺癌治疗。因此，本节仅对 可抑制 活性的药物进行整理。靶向调控 相关信号通路是应用最广的 活性抑制策略。雷公藤内酯的水溶性前药、吡非尼酮、倒捻子素、梣酮、松弛素、一氧化氮和 等能抑制 中的 信号通路的转导；、和 等能抑制 上的 受体表达；二甲双胍则能通过下调胰腺癌细胞中腺苷酸活化蛋白激酶（）信号通路来抑制 的表达。以上药物均可有效抑制 活化或诱导 失活。除 信号通路外，、和 等细胞因子相关信号通路的激活也是诱导 活化的重要因素。肿瘤疫苗 能通过减少、和 的产生来抑制 活化。靶向 的单克隆抗体 及 受体拮抗剂 也均具有抑制 活化的能力，。胰腺癌瘤内有氧含量匮乏亦是导致 活化的重要刺激因素之一。缺氧刺激下，细胞内 表达上升，能通过调节多条信号通路促进细胞适应缺氧微环境，利用 抑制剂（）沉默 中的 可以成功诱导 的失活。静息态的 富含维生素，同时也是人类、大鼠和小鼠胰腺组织中唯一富含维生素 的细胞，但在活化过程中会发生维生素 丢失。全反式维 酸（）是一种维生素 的衍生物，能通过抑制视黄酸受体 肌动球蛋白、连环蛋白信号通路以及引起 期细胞周期阻滞等多种机制静息，恢复 的维生素 贮存能力并减少结缔组织的分泌。维生素 受体（）表达水平低或体循环维生素 水平低（）均与胰腺癌的不良预后相关。是介导 静息的主要转录调节因子，帕立骨化醇、骨化三醇和卡泊三醇等维生素 类似物能通过持续激活维生素 受体来诱导 静息，减轻瘤内纤维化并抑制 与肿瘤干细胞之间的串扰，增效胰腺癌化疗效果。血管紧张素（）具有促进 增殖、迁移及诱导 产生的能力，奥美沙坦和氯沙坦等 抑制剂能通过阻断 的型受体所介导的促纤维信号（如、和内皮素等）来抑制 的活性，并减少 的产生。血小板源性生长因子（）在与其受体结合后，能通过激活内源性酪氨酸磷酸化，进而上调 和 信号通路来促进 增殖和迁移。所分泌的单核细胞趋化蛋白（）具有促进巨噬细胞向肿瘤组织募集的作用，在免疫抑制性 的形成中扮演着重要角色，也药学研究 .1，.1能诱导成纤维细胞分泌。天然多酚化合物鞣花酸通过多种机制抑制 的功能：不但能抑制 诱导的 增殖和迁移，还能抑制 和 诱导的 的产生，以及下调 和胶原编码基因的表达。与单核巨噬细胞谱系（）的细胞有许多共同特征，如都具有吞噬活性，并表达多种 样受体，还具备 细胞特异性标志物 萘基丁酸酯酶（）活性。等发现 抑制剂双膦酸盐（帕米膦酸盐或唑来膦酸）可以抑制 的增殖、活化、的释放、型胶原蛋白的表达，以及促进 凋亡并诱导 的细胞周期停滞于 期。可提高 药物靶向递送效率的策略基于纳米技术的药物递送系统（，）在临床及临床前研究中已被广泛用于改善药物的溶解度、生物利用度、靶向效率和毒副作用等。用于递送 调控药物的 需要充分结合胰腺癌的生理病理特征合理设计，才能实现针对 的高效靶向调控，进而增效抗胰腺癌疗法。促进药物靶向蓄积于 周围 靶向调控剂首先可被递送至 周围以利于药物接触靶细胞。具有肿瘤基质主动靶向能力、主动跨血管能力和肿瘤深层渗透能力的，以及消融过度增生的 均能有望通过提升瘤内局部药物浓度，增加 对药物的可及性来提升其调控作用。靶向肿瘤基质中高表达的特异性生物分子（如蛋白聚糖、纤连蛋白等）能促进药物蓄积在 周围，增加 的药物摄取概率。是一种参与细胞增殖和存活的重要原癌基因，突变会引起细胞失去生长增殖限制，导致肿瘤发生。超过 的胰腺癌病例携带 突变，靶向 已成为胰腺癌治疗的研究热点。等通过 修饰型聚乙二醇聚乳酸共聚物负载抗纤维化药物梣酮（），制备了纳米药物，还通过以载脂蛋白（）作为靶头的脂质磷酸钙纳米粒荷载，制备了仿生纳米粒。赋予 主动靶向胰腺癌内过表达的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖的能力，高效抑制 信号通路，抑制 活性。能与胰腺癌细胞中过表达的低密度脂蛋白受体和低密度脂蛋白受体相关蛋白 特异性结合，促进胰腺癌细胞摄取，进而高效沉默胰腺癌细胞中的 表达。体内药效学研究显示，具有削弱致密基质屏障及增强肿瘤血液灌注的效果，与具有 沉默作用的仿生纳米粒 序贯给药，可使得荷瘤小鼠中位生存期较单用吉西他滨延长。仅依赖实体瘤组织增强的渗透性和滞留（）效应所实现的纳米药物肿瘤蓄积效果有限，设计具有主动跨肿瘤血管作用的 对于提升瘤内局部药物浓度具有重要意义。白蛋白能通过肿瘤血管内皮细胞表面高表达的 受体所介导的转胞吞作用进入肿瘤，并与瘤内高表达的富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白（）相结合而蓄积在肿瘤基质中。等发现 介导的紫杉醇瘤内蓄积量较 高。临床实验证实 与吉西他滨联合给药方案相比于吉西他滨单药疗法能显著延长晚期胰腺癌患者的中位生存期（个月 个月），此联用方案已成为晚期胰腺癌的一线疗法。肿瘤穿透肽也具有主动跨血管作用，等设计了一种 修饰的介孔硅纳米粒负载伊立替康用于治疗胰腺癌，此 较非 修饰的介孔硅纳米粒瘤内蓄积量提升 以上，且蓄积量与肿瘤血管表面的神经纤毛蛋白（）的丰度呈正相关。直径 左右的纳米粒具有较好的长循环能力，却不能在基质致密增生型肿瘤中实现有效内渗。等构建了一种尺寸可变的 纳米粒，由 纳米球封装于靶向纤连蛋白的脂质体中构建而成，用于共递 受体抑制剂（）和化疗药物紫杉醇（）治疗胰腺癌。和 分别被封装于脂质体的疏水层及 纳米球中。能与纤连蛋白剪接的胞外域 结合并蓄积在肿瘤基质中，逐渐释放，进而抑制 产生，减小基质密度。在脂质体塌陷后，负载 的 纳米球能渗透入肿瘤深处，有利于 杀伤深处肿瘤细胞。体内药效学研究表明 高效削弱致密的肿瘤基质，促进纳米粒和小分子的瘤内渗透，肿瘤抑制率高达。带阳离子的 能通过吸附诱导的转胞吞作用同时实现药物的跨肿瘤血管穿透和瘤内深层渗透。然而，由于生理环境中存在大量带负电荷的物质，阳离子 在血液循环中极不稳定。等利用血管内皮细胞和肿瘤细胞表面高表达 谷氨酰转肽酶（）的特点，设计了一种可响应于 发生电荷反转的两性离子聚合物喜树碱偶联物（）。末端为谷氨酸，生理条件下带负电荷，在 催化下会脱去谷氨酸并暴露出一个伯氨基末端，此伯氨基可在肿瘤弱酸性微环境中质子化而带正电荷。因此，偶联物在体循环中带负电荷，在与肿瘤血管内皮细胞或肿瘤细胞接触时，中的伯氨基在 催化下发生质子化，电荷反转为正，引发转胞吞作用，成功实现药物的跨肿瘤血管和瘤内深层渗透，显著增强了 对大体积（）肝癌和胰腺癌的治疗效果。使用酶（透明质酸酶、胶原酶等）直接消融肿瘤 有利于增加药物于胰腺癌内的蓄积。等证实了瘤内胶原蛋白的消融能增加后续纳米药物的瘤内蓄积，增强纳米药物的抗胰腺癌效果：荷瘤小鼠在予以胶原酶脂质体治疗后，瘤内胶原含量下降且组织网孔密度降低，多种纳米粒（胶束、金纳米粒及脂质体）瘤内蓄积增加。类似地，等通过将透明质酸酶直接嵌入纳米粒外壳成功提升了纳米粒的肿瘤蓄积量。增加 对药物的靶向摄取 由于 靶向调节剂的作用靶点几乎都在胞内，因此除促进药物蓄积于 药学研究 .1，.1周围外，促进药物靶向入胞是进一步提升 靶向调控效率的必要条件。转铁蛋白受体（）在胰腺癌细胞及 表面均高表达，等将具有 靶向性的核酸适体“”、磷酸化酪氨酸识别和结合能力的 超结合子“”及细胞穿透肽“（）”相偶联，制备了 （）偶联物，赋予该偶联物精确靶向胰腺癌细胞和 的能力，（）则能增加偶联物的入胞效率，“”则具有阻断胞内磷酸化酪氨酸相关信号通路的能力。体外药效学研究表明，（）偶联物既能高效阻断人胰腺癌细胞 和 胞内、和 等多条磷酸化酪氨酸相关的信号通路，有效抑制胰腺癌细胞