神经胶质瘤是全球范围内广泛影响人群的典型恶性脑肿瘤。手术作为神经胶质瘤的常见治疗方法，通常会配合术后药物化疗，但无法治愈患者。主要的挑战在于化疗药物的血脑屏障通过率低且存在许多严重的不良反应，同时难以靶向神经胶质瘤病灶。如今，纳米粒子（NPs）药物递送系统（NDDS）的出现为神经胶质瘤的治疗提供了新的有前景的方法，这得益于其出色的生物降解性、高稳定性、良好的生物相容性、低毒性和极小的不良反应。在此，我们回顾了目前用于神经胶质瘤的纳米粒子类型及其递送机制，包括被动和主动脑靶向药物递送。特别地，我们主要关注了各种有希望的纳米粒子类型（如脂质体、壳聚糖、铁蛋白、氧化石墨烯、二氧化硅纳米粒子、纳米凝胶、中性粒细胞和腺相关病毒），并讨论了它们的优势、劣势以及在临床前试验中的进展。此外，我们概述了纳米粒子在神经胶质瘤中的临床试验情况。根据这篇综述，我们对纳米药物递送系统（NDDS）治疗胶质瘤的前景进行了展望，并总结了一些能够提高纳米颗粒（NPs）靶向特异性和安全性的方法，如表面修饰和连接配体及肽。尽管这些纳米颗粒仍存在一些局限性，但纳米药物递送系统为治愈胶质瘤患者提供了可能。

1 引言：神经胶质瘤是成人脑瘤中最常见的恶性肿瘤之一，起源于神经胶质细胞，约占成人脑瘤的 80% - 85%。2021 年，世界卫生组织（WHO）更新了肿瘤分类，纳入了分子变化和最新的病理生理学认识。它将弥漫性神经胶质瘤确定为成人神经胶质瘤中最常见且最具侵袭性的类型，分为（1）异柠檬酸脱氢酶（IDH）突变型星形细胞瘤（WHO 分级 2 - 4 级）；（2）IDH 突变型且 1p/19q 共缺失型少突胶质细胞瘤（WHO 分级 2 和 3 级）；（3）IDH 野生型胶质母细胞瘤（GBM）（WHO 分级 4 级）。同样，其发病率较高，约为每 10 万人 7 例，且随年龄增长而增加。不幸的是，5 年生存率约为 36%。目前患者的标准治疗主要包括手术、放疗和化疗。然而，神经胶质瘤的侵袭性导致肿瘤广泛浸润，使得大多数情况下无法进行完全手术切除，尤其是胶质母细胞瘤，容易复发。此外，术后放化疗联合治疗仅能延长 2 至 4 个月的生存期。重要的是，由于血脑屏障（BBB）具有高度的选择性和低通透性，许多抗肿瘤药物难以穿过该屏障，几乎所有的大分子和 98%的小分子都无法通过（图 1）。此外，这些药物的安全性和靶向递送也值得关注。迫切需要开发新的治疗策略来克服这些挑战。

图 1. 血脑屏障（BBB）和血肿瘤屏障（BTB）的结构。（A）血脑屏障是血液与脑组织之间具有高度选择性和低通透性的屏障。其由内皮细胞（ECs）形成的毛细血管壁以及内部的紧密连接蛋白构成，外部则被周细胞、基底膜和星形胶质细胞所环绕；（B）血肿瘤屏障是在血脑屏障被破坏后由胶质瘤形成的。主要的变化和破坏包括星形胶质细胞脱落、紧密连接丧失（导致渗漏）以及基底膜被破坏。

近年来，基于纳米颗粒（NP）的纳米颗粒药物递送系统（NDDS）因其出色的生物降解性、高稳定性、良好的生物相容性、低毒性和极小的副作用而备受关注。值得注意的是，胶质瘤在血脑屏障（BBB）破坏后会形成血瘤屏障（BTB）（图 1）。BTB 不仅被认为比 BBB 更具渗透性，有利于 NP 的渗透，而且还表现出增强的渗透和滞留（EPR）效应，导致 NP 在肿瘤部位的被动积累。此外，它还阻断了肿瘤区域的淋巴回流，使 NP 能够在肿瘤组织中停留更长时间，延长药物的疗效。有趣的是，NP 可以利用其固有特性或进行表面修饰以实现主动脑靶向药物递送。NDDS 的进展产生了多种用于胶质瘤治疗的纳米材料，包括但不限于脂质基、聚合物基、蛋白质基、碳基、无机、纳米凝胶（NG）、细胞基和病毒基 NP。然而，由于不同纳米颗粒的局限性和缺陷，目前尚无专门用于治疗胶质瘤的临床药物，尽管有一些已被批准用于其他疾病（表 1）。

在这篇综述中，我们探讨了纳米药物递送系统（NDDS）的递送机制，包括利用增强渗透和滞留效应（EPR）实现的被动脑靶向药物递送，以及吸附、受体、细胞和病毒介导的主动脑靶向药物递送。特别关注了不同类型的纳米颗粒（NPs）的优缺点，以及临床前试验的进展。此外，还概述了当前涉及相关载体的临床试验。总的来说，NDDS 的新兴治疗策略为胶质瘤患者带来了新的希望。

2 纳米粒子药物递送系统的递送机制

目前，纳米药物递送系统（NDDS）的递送机制包括细胞旁通路、被动扩散、利用增强渗透和滞留效应（EPR）的通路、吸附介导的转胞吞作用（AMT）、受体介导的转胞吞作用（RMT）、细胞介导的转胞吞作用（CMT）以及病毒介导的转胞吞作用。值得注意的是，前三种机制与被动脑靶向药物递送相关，而其余方法则用于主动脑靶向药物递送。在本综述中，我们研究了这些递送机制以及利用这些机制的各种载体的临床前试验。

2.1 被动脑靶向药物递送

2.1.1 细胞旁通路和被动扩散

在生理条件下，物质可通过被动运输进入大脑，包括细胞旁通路和被动扩散（图 2）。然而，内皮细胞间的紧密连接阻止了 98%的小分子和所有大分子通过细胞旁通路进入大脑。此外，血脑屏障的半透性仅允许氧气、二氧化碳和水通过被动扩散进入。总体而言，在正常生理条件下，这种方法是不适用的。

2.1.2 增强渗透和滞留效应

有趣的是，EPR 效应是肿瘤组织中的一种独特现象（图 2）。这种效应源于肿瘤独特的解剖和病理生理特征，肿瘤血管内皮细胞之间的宽间隙使纳米材料能够进入肿瘤组织。此外，肿瘤区域淋巴回流受阻使纳米颗粒在肿瘤组织中停留更长时间，从而延长药物疗效。因此，在过去的 30 年里，EPR 效应几乎与所有用于肿瘤治疗的纳米药物递送系统（NDDS）紧密相关。值得注意的是，不同肿瘤的 EPR 效应存在差异，导致异质性。此外，纳米颗粒的大小、形状、柔软度和表面性质可直接或间接影响 EPR 效应。例如，12 - 200 纳米范围内的纳米颗粒能有效靶向肿瘤部位，而小于 12 纳米的纳米颗粒会被肾脏清除，大于 200 纳米的纳米颗粒会被单核吞噬系统清除。研究表明，球形纳米颗粒在乳腺癌中积累最多，而棒状纳米颗粒在肺癌中积累最快。此外，较软的纳米颗粒表现出更强的肿瘤积聚和渗透能力。然而，阳离子纳米颗粒在血液中可与阴离子蛋白形成聚集体，从而削弱了增强渗透和滞留效应。尽管大多数纳米颗粒的表面电荷似乎不影响增强渗透和滞留效应，但在某些情况下，它可能会影响基于增强渗透和滞留效应的被动靶向。因此，应根据脑胶质瘤中增强渗透和滞留效应的特点来选择合适的纳米颗粒。

图 2. 被动和主动脑靶向药物递送的不同机制。（A）内皮细胞之间的紧密连接仅允许 2%的小分子通过细胞间隙途径进入大脑，血脑屏障的半透性仅允许氧气、二氧化碳和水通过被动扩散进入；（B）肿瘤血管内皮细胞之间的大间隙允许纳米材料进入肿瘤组织。纳米颗粒还能在肿瘤组织中停留较长时间，延长药物的作用时间；（C）吸附介导的（AMT）转胞吞作用：主要机制是阳离子和阴离子之间的静电相互作用；（D）受体介导的转胞吞作用（RMT）：主要机制是通过配体与特定受体的结合；（E）细胞介导的转胞吞作用（CMT）：主要机制取决于细胞自身的特性；（F）病毒介导的转胞吞作用：穿过血脑屏障的机制尚不明确，可能是通过 RMT 或其他方式。

2.2 活性脑靶向药物递送

尽管被动靶向在肿瘤治疗中具有显著优势，但并非所有治疗剂量都能有效到达目标组织，且部分药物可能会渗入正常组织。多年来，肿瘤靶向纳米颗粒药物治疗中 EPR 效应的重要性一直存在争议。值得注意的是，研究发现几乎所有纳米颗粒（约 97%）都是通过主动运输而非 EPR 效应被运送到肿瘤部位。因此，活性靶向被越来越多地用于增强药物递送，从而提高靶向的精准性和安全性。

与被动脑靶向药物递送相比，主动脑靶向药物递送具有更高的选择性。这体现在吸附介导的转胞吞作用（涉及阳离子和阴离子之间的静电相互作用）和受体介导的转胞吞作用（涉及配体与特定受体的结合）上。此外，主动脑靶向药物递送还表现出更强的亲和力，如细胞和病毒介导的转胞吞作用所观察到的那样。主动脑靶向药物递送能够有效地将纳米颗粒药物运输到预期部位，从而提高治疗效果并降低局部细胞毒性。总体而言，这些优势使主动脑靶向药物递送成为一种可靠的策略（图 2）。

2.2.1 吸附介导的转胞吞作用

研究人员已对吸附介导的转胞吞作用（AMT）作为药物主动靶向脑部的主要途径进行了广泛研究。其主要机制涉及阳离子和阴离子之间的静电相互作用。具体而言，阳离子纳米颗粒与阴离子内皮细胞膜表面通过静电相互作用形成强吸附，从而形成转胞吞小泡。随后，这些小泡与细胞膜融合，将纳米颗粒运输到脑部。因此，各种纳米颗粒的表面直接被涂覆上阳离子分子，如壳聚糖（CS），或在聚合物上用阳离子分子进行修饰，如细胞穿透肽（CPPs），使它们能够通过此途径穿越血脑屏障。

2.2.2 受体介导的转胞吞作用

受体介导的转胞吞作用（RMT）是实现药物主动靶向脑部递送的一种很有前景的策略。其主要机制是配体与特定受体的结合。与吸附介导的内吞作用（AMT）相比，AMT 的阳离子表面可能会导致细胞毒性增加，且其静电相互作用是非特异性的。因此，RMT 具有更高的安全性、特异性和选择性。近年来，人们发现包括转铁蛋白（Tf）受体（TfRs）、乳铁蛋白（Lf）受体（LfRs）、胰岛素受体（IRs）、脂蛋白受体（LPRs）在内的众多受体在血脑屏障（BBB）和脑肿瘤细胞中均有表达。利用这些受体的特异性配体进行药物递送是有益的。在此背景下，我们将主要关注转铁蛋白和乳铁蛋白。

2.2.3 细胞介导的转胞吞作用

细胞介导的转胞吞作用是一种很有前景的治疗手段，它利用了人体内的大量细胞。某些细胞能够充当药物载体，穿越血脑屏障，因此被称为“特洛伊木马细胞”，例如红细胞、白细胞和干细胞。这种给药方式的特点在于载体细胞具有内在的长时间循环能力，从而延长药物的半衰期。此外，与替代给药方式相比，细胞介导的转胞吞作用具有更低的细胞毒性和免疫原性，有效减轻了体内的不良反应。在此，我们主要关注白细胞。基于其他细胞类型的药物递送载体未在此处涵盖，可在其他综述中找到相关信息。

2.2.4 病毒介导的转胞吞作用

目前，病毒作为载体穿越血脑屏障的机制，可能是通过受体介导的转胞吞作用或其他方式，尚不完全清楚。病毒具有独特的结合并进入宿主细胞的能力，从而躲避宿主免疫系统。病毒进入宿主细胞并释放病毒基因组后，会以特定方式逆转录以进行复制。因此，利用病毒进行药物递送引起了极大的关注。在过去的二十年里，病毒已被用作胶质瘤基因治疗的载体。然而，由于免疫原性，可能会出现严重的不良反应，包括罕见的治疗相关死亡病例。因此，在使用病毒载体之前，必须对其安全性进行全面评估。目前的病毒载体包括腺病毒（Ads）、腺相关病毒（AAVs）和慢病毒（LVs），其中腺相关病毒最受关注。因此，我们的重点主要放在腺相关病毒上。

3 临床前进展

3.1 脂质基纳米颗粒

脂质体（Lip）的结构类似于细胞膜的生理结构，由水核被脂质双层包裹而成，具有良好的生物相容性、生物降解性、低毒性和亲水亲脂性。因此，它们是药物被动靶向递送中最常见的载体之一。然而，脂质体面临的一个关键挑战是其物理和化学稳定性差，这可能导致不良反应和疗效的不确定性。重要的是，通过聚乙二醇（PEG）化可以有效提高脂质体的稳定性。例如，Ghaferi 等人制备了载有阿霉素（DOX）和卡铂（CB）的聚乙二醇化脂质体（PEG-Lip）纳米颗粒，其疗效、安全性、延长生存期和载药量均优于脂质体-DOX/CB 和 DOX + CB。Waghule 等人制备并研究了载有替莫唑胺（TMZ）的聚乙二醇化脂质纳米载体，称为 PEG-Lip-TMZ。与游离的替莫唑胺相比，脂质体替莫唑胺（Lip-TMZ）和聚乙二醇脂质体替莫唑胺（PEG-Lip-TMZ）的细胞毒性分别提高了 1.7 倍和 1.6 倍。此外，聚乙二醇化纳米颗粒提供了更长的血液循环时间，比脂质体替莫唑胺延长了 1.25 倍。阳离子细胞穿透肽（CPPs）具有出色的细胞膜穿透能力，因此它们可以通过与细胞膜上带负电荷的蛋白质发生静电相互作用而穿过血脑屏障，是使用最广泛的。例如，R8（由八个精氨酸残基组成，RRRRRRRR）是最常见的传统细胞穿透肽之一。为了提高靶向性，Liu 等人证明了将 RGD 反向序列 dGR 共轭到 R8 上（R8-dGR），它可以与整合素αvβ3 和神经纤毛蛋白-1 受体结合。当应用于脂质体以负载紫杉醇（PTX-R8-dGR-Lip）时，这种修饰有效地靶向胶质瘤并提高了渗透性。据报道，转铁蛋白受体（TfR）在血脑屏障和肿瘤细胞上均有表达。重要的是，肿瘤细胞中的 TfR 可能比正常细胞高 100 倍，因为肿瘤细胞需要大量铁来快速增殖。因此，转铁蛋白（Tf）可通过特异性受体结合用于治疗胶质瘤。王等人开发了转铁蛋白（Tf）和 R8 共修饰的载阿霉素脂质体（Tf-LPs），旨在有效靶向胶质瘤并克服血脑屏障。他们的团队发现，胶质瘤细胞能有效地摄取 Tf-LPs。与游离阿霉素和脂质体相比，Tf-LPs 显示出强大的抗肿瘤效果且毒性较低。因此，Tf-LPs 值得进一步研究。

尽管聚乙二醇化能够提高脂质体的稳定性，但仍需解决脂质体纳米颗粒载药量低（由于脂质双层厚度的限制）以及大规模生产成本高的问题。此外，在动物模型中观察到的增强渗透和滞留（EPR）效应可能不直接适用于人类。因此，需要进一步验证以确定使用脂质体或聚乙二醇化脂质体是否能为患者带来临床益处。值得注意的是，众多临床试验已证明这种载体递送方法的可行性，更多细节将在后续的临床试验部分讨论。此外，通过连接配体和/或肽可以增强脂质体的靶向性。总体而言，脂质体，尤其是聚乙二醇化脂质体，是一个很有前景的选择。

3.2 聚合物纳米粒子

壳聚糖（CS）是一种天然存在的氨基酸多糖，以其生物相容性、生物降解性、低毒性和成本效益而闻名。其阳离子特性有助于其水溶性和生物黏附性，使其能够与带负电荷的脑内皮细胞（BECs）产生出色的结合亲和力。Alswailem 等人开发了负载微小 RNA-219（miR-219）的壳聚糖纳米粒子（CNPs），通过调节胶质母细胞瘤（GBM）中的基因表达来抑制肿瘤生长。该研究证明，壳聚糖的阳离子特性不仅有助于血脑屏障（BBB）的穿透，还能与带负电荷的 miR-219 形成复合物，增强其稳定性。此外，负载 miR-219 的 CNPs 对 GBM 细胞具有特异性，满足了药物靶向和安全性的要求。Nasab 等人利用壳聚糖修饰的介孔二氧化硅负载姜黄素，从而制备了 Cur@CS-MCM-41。这种修饰降低了未修饰的 MCM-41 对细胞膜的潜在毒性。体外实验表明，CS-MCM-41 不仅能够实现姜黄素的持续释放并提高其溶解度，还能增强其生物利用度和对 GBM 细胞的毒性作用。此外，壳聚糖中的伯氨基表现出敏感的刺激响应特性，例如对 pH 值和温度的响应，从而确保在特定时间和剂量下实现靶向药物输送。Turabee 等人开发了一种使用泊洛沙姆 F127（PF127）和 N,N,N-三甲基壳聚糖（TMC）负载多西他赛的热敏水凝胶药物输送系统，称为 PF127-TMC/DTX。TMC 的加入增加了凝胶网络中的孔隙数量，从而增强了药物释放。PF127-TMC/DTX 在 30 天内表现出持续的药物释放，并且对胶质母细胞瘤细胞的生长抑制作用大于游离多西他赛和 PF127/DTX。因此，基于壳聚糖的纳米颗粒是治疗胶质瘤的有前景的药物输送系统。

这些研究突显了壳聚糖在多种药物递送应用中的非凡潜力，这得益于其优越的特性。然而，目前的研究重点在于进一步改善壳聚糖的性能。例如，壳聚糖的水溶性差且内体逃逸能力有限，这就需要进行结构上的改进。此外，壳聚糖的血液相容性不佳，存在引发血栓的风险。而且，尽管在动物实验中壳聚糖表现出低毒或无毒，但仍需进一步研究以确认其在人体中的毒性。

3.3 蛋白质基纳米粒子

铁蛋白在所有生物体中普遍存在，由重链铁蛋白（HFN）和轻链铁蛋白（LFN）组成。它是一种内源性蛋白质，负责运输和储存铁，从而调节人体内 Fe(II) 和 Fe(III) 的动态平衡。此外，铁蛋白还具有尺寸均匀、免疫原性低、生物相容性好、pH 响应性药物释放能力以及自组装形成纳米笼结构等优点。

与转铁蛋白类似，铁蛋白也能与内皮细胞和肿瘤细胞上的转铁蛋白受体 1（TfR1）结合。刘等人开发了内源性人铁蛋白重链纳米笼（HFn），通过与 TfR1 结合实现紫杉醇（PTX）的靶向递送。观察到了令人满意的靶向效果，促进了 PTX 在脑部的积累。HFn-PTX 显示出强大的抗胶质母细胞瘤（GBM）效果，并优于游离的 PTX。重要的是，HFn 与内源性转铁蛋白之间未观察到竞争性抑制。然而，HFn 的制备条件具有挑战性，纳米颗粒在腔内的形成过程对反应条件敏感。因此，其广泛应用的潜力有限。

3.4 碳基纳米粒子

氧化石墨烯（GO）是石墨烯的一种衍生物，其表面含有大量的含氧官能团。由于其具有良好的物理化学性质，包括良好的生物相容性、有利于生物分子修饰的大比表面积、高载药量以及相对较低的毒性，因此在药物递送领域引起了研究人员的关注。王等人设计了用于递送 5-氟尿嘧啶（5-FU）的 Fe3O4/GO 纳米颗粒，利用静电相互作用将 GO 包覆在空心 Fe3O4 的表面。据报道，Fe3O4/GO-5-FU 在 2.5 - 40 μg/mL 的浓度范围内无细胞毒性，并表现出可控释放能力；因此，它可能是一种很有前景的潜在抗癌药物。有趣的是，乳铁蛋白（Lf）是一种带正电荷的铁结合糖蛋白，已被证明无毒。乳铁蛋白属于转铁蛋白（Tf）家族的糖蛋白，可与乳铁蛋白受体（LfR）和转铁蛋白受体（TfR）结合。此外，LfR 与 TfR 类似，在脑内皮细胞表面广泛表达。此外，Lf 带有正电荷，能够通过吸附和受体转胞吞作用实现对肿瘤部位的双重靶向，从而有效增强治疗效果。因此，为了进一步提高治疗效果，宋等人将靶向配体 Lf 和超顺磁性 Fe3O4 纳米颗粒负载到氧化石墨烯表面，形成了 Lf@GO@Fe3O4 纳米复合材料。与游离的 DOX 和 DOX@GO@Fe3O4 相比，Lf@GO@Fe3O4@DOX 对肿瘤细胞增殖的抑制作用更强。此外，Lf@GO@Fe3O4@DOX 还表现出更出色的药物缓释能力，这可能是由于 DOX 与 Lf 之间通过氢键作用产生的化学相互作用。叶酸是一种水溶性维生素 B，对细胞增殖和 DNA 合成起着关键作用。肿瘤细胞表面有叶酸受体，能够识别并结合叶酸；利用这一特性，用叶酸对纳米颗粒进行表面修饰，可以促进其被肿瘤细胞识别和摄取。有趣的是，这种方法在针对肝细胞癌、乳腺癌和肺癌的研究中已被证明是可行的。因此，这种方法可能是提高胶质瘤治疗效率的一种新策略。王等人开发了叶酸修饰的氧化石墨烯（GO-FA）用于替莫唑胺（TMZ）的递送（GO-FA-TMZ）。他们的研究发现，GO-FA-TMZ 能够实现替莫唑胺的控制释放，并且具有 pH 依赖性。此外，体外实验表明，GO-FA-TMZ 对胶质瘤细胞的生长具有显著的抑制作用。

石墨烯氧化物（GO）作为药物递送纳米载体的应用仍处于研究的早期阶段，并存在一定的局限性。例如，GO 在胶质瘤中的分布情况尚不明确，且经修饰的 GO 在体内的安全性仍需进一步确认。此外，药物释放控制技术仍在发展中。然而，持续的探索表明，GO 在纳米药物递送系统（NDDS）中具有应用潜力。

3.5 无机纳米粒子

二氧化硅（硅石）是世界上含量最丰富的无机化合物之一，受到了广泛的关注。具有孔径均匀、易于表面修饰、生物相容性良好以及稳定性强等特点的二氧化硅纳米粒子（SiNPs）也受到了研究人员的青睐。SiNPs 能够诱导胶质母细胞瘤（GBM）细胞损伤，其具体机制包括 SiNPs 暴露导致氧化应激，随后线粒体功能障碍以及炎症反应的激活，最终通过凋亡途径导致细胞死亡。这表明 SiNPs 可能代表一种新的治疗策略；然而，SiNPs 在体内的具体分布和安全性必须加以考虑。SiNPs 暴露可诱导与阿尔茨海默病相关的病理特征，如 Aβ 沉积和过度的 tau 蛋白磷酸化，这可能会给患者带来不可逆的伤害。因此，目前大多数研究都集中在针对肿瘤组织。Janjua 等人合成了超小孔径大孔二氧化硅纳米粒子（USLP），并将其与乳铁蛋白（Lf）结合以负载阿霉素。体外实验表明，与单独使用 DOX 和 USLP-DOX 相比，USLP-DOX-Lf 增强了穿越血脑屏障的能力，并提高了抗肿瘤治疗效果。

为了优化硅纳米颗粒的合理应用，了解其合成方法以及探索提高其靶向特异性同时减少对正常组织影响的策略至关重要。这些考量对于推动该领域未来的发展具有关键意义

3.6 纳米凝胶

纳米凝胶是药物递送领域应用最广泛的纳米颗粒之一，尤其适用于实现药物释放的时间控制。值得注意的是，纳米凝胶兼具水凝胶和纳米颗粒的优点，包括高度的生物相容性、出色的药物负载能力以及对环境刺激的响应性。因此，纳米凝胶是理想的药物载体。

张等人开发了一种 Lf/苯硼酸（PBA）功能化的透明质酸纳米凝胶，称为 Lf-DOX/PBNG，用于靶向治疗胶质母细胞瘤（GBM）的阿霉素（DOX）递送。体外血脑屏障模型的转运实验表明，与 DOX/NG 和 DOX/PBNG 相比，Lf-DOX/PBNG 表现出更强的细胞毒性、更高的细胞摄取效率和增强的脑渗透性，从而提高了阿霉素的曲线下面积和生物安全性。另一项研究开发了一种负载替莫唑胺（TMZ）和光敏剂吲哚菁绿（ICG）的仿生纳米凝胶，其表面用红细胞膜进行了修饰（ARNGs@TMZ/ICG）。在光照条件下，ICG 产生活性氧（ROS），导致 ARNGs@TMZ/ICG 分解并释放药物，从而实现治疗效果。这些结果表明，这种仿生纳米凝胶能够延长药物的半衰期，增强其肿瘤靶向效果，从而延长中位生存期。

纳米颗粒也有局限性，比如免疫原性和胶体不稳定性。因此，为了临床应用，持续优化是必要的。

3.7 基于细胞的纳米颗粒

白细胞在机体的防御反应中起着至关重要的作用。根据其形态、功能和来源的不同，白细胞可分为中性粒细胞（NEs）、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞等多种类型。前三种细胞统称为粒细胞。我们的主要研究对象是中性粒细胞，其在血液中的白细胞中占比超过一半。在炎症或肿瘤形成期间，趋化因子会招募中性粒细胞，这些细胞随后与趋化因子受体结合，并进一步与内皮细胞结合，从而实现黏附。这一过程有助于中性粒细胞穿过内皮细胞之间的空隙，到达炎症或肿瘤部位。例如，胶质母细胞瘤（GBM）能够产生白细胞介素-8（IL-8），从而吸引中性粒细胞到肿瘤部位。此外，通过诸如手术、放疗和光热疗法等策略营造炎症微环境，能够增强趋化因子的招募作用，从而提高中性粒细胞的靶向能力。总之，这些发现突显了中性粒细胞介导的纳米颗粒药物递送的潜力。

薛等人利用纳米乳剂（NEs）运输含紫杉醇（PTX）的阳离子脂质体（CL）（PTX-CL/NEs）。随后，PTX-CL/NEs 能够有效穿透血脑屏障并抑制胶质母细胞瘤（GBM）细胞的生长。尽管这种方法在小鼠术后未能完全根除 GBM，但它减少了或延缓了胶质瘤的复发，从而提高了生存率。GBM 的复发可能是由于对 PTX 产生耐药性或存在逃逸的肿瘤细胞所致。李等人开发了一种由纳米乳剂（NEs）递送的纳米敏化剂，其核心由具有持续发光能力的 ZnGa2O4：Cr3+（ZGO）组成，外壳由空心声敏 TiO2 组成，能够在超声作用下增强活性氧（ROS）的生成以控制药物释放。将抗 PD-1 抗体和负载紫杉醇的脂质体（ALP）封装形成 ZGO@TiO2@ALP。结果表明，ZGO@TiO2@ALP-NEs 具有最强的渗透能力，靶向肿瘤细胞的药物浓度达到 35.6%（与 PTX 的 3.6% 和 ZGO@TiO2@ALP 的 5.2% 相比）。这归因于 ZGO@TiO2@ALP 能够在肿瘤环境中引发局部炎症并吸引大量中性粒细胞外网（NEs）。此外，这种方法使小鼠的存活率提高了 40%，并显著提高了治疗效果。另外，由中性粒细胞外网分泌的外泌体可以作为中性粒细胞外网的一个重要组成部分，表现出强烈的炎症趋化性和穿越血脑屏障的能力，可用于治疗脑部疾病，如胶质母细胞瘤。王等人开发了一种使用负载多柔比星（DOX）的中性粒细胞外网衍生外泌体（NEs-Exos）治疗胶质母细胞瘤（GBM）的系统。实验结果表明，静脉注射 NEs-Exos 能有效抑制小鼠胶质母细胞瘤的生长并延长其存活时间。NEs-Exos 在炎症刺激下也表现出与中性粒细胞外网相同的趋化性，并成功穿越血脑屏障实现肿瘤靶向。

使用神经外泌体作为载体是一种新颖的概念；然而，有担忧认为大量注射神经外泌体可能会导致慢性炎症。此外，从患者体内提取和纯化神经外泌体具有侵入性，可能并不适合所有需要治疗的患者。值得注意的是，炎症性肿瘤微环境已被认为是低级别胶质母细胞瘤向高度恶性胶质母细胞瘤进展的一个因素。因此，需要一个更合理和系统的设计来解决安全性和可行性方面的担忧。

3.8 基于病毒的纳米颗粒

腺相关病毒（AAV）是一种无包膜的单链 DNA 病毒，其 4.7 千碱基对的基因组被包裹在一个二十面体衣壳内（Issa 等人，2023 年）。它包含两个反向末端重复序列和由基因组编码的两个基因：负责 DNA 复制和包装的 rep 基因，以及编码衣壳蛋白的 cap 基因。有趣的是，AAV 已在多种生物体内被检测到，但尚未与任何疾病相关联，这表明其无致病性。因此，AAV 在研究人员中颇受欢迎，2022 年已有三种基于 AAV 的基因治疗药物获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准。目前，已知的 AAV 有 13 种血清型（AAV1 至 AAV13），其中 AAV2、5、8 和 9 在临床研究中最为常见。此外，不同的 AAV 表现出不同的组织嗜性，这使得可以选择脑靶向 AAV 作为载体以提高递送效率。

腺相关病毒（AAV）用于治疗神经胶质瘤已有多年。起初，由于血脑屏障的存在，治疗主要采用局部注射，这导致局部肿瘤生长减缓。2009 年发现了 AAV9 跨血脑屏障的功能，从而开始采用全身注射治疗神经胶质瘤。这种非侵入性方法在抑制脑内不同位置的神经胶质瘤生长方面显示出广泛的效果，优于局部注射。同样，AAVrh.8 和 AAVrh.10 也被发现具有跨血脑屏障的作用。2016 年，Crommentuijn 等人首次采用 AAV9 作为载体，通过全身注射递送 sTRAIL 治疗神经胶质瘤。这些发现证实了 sTRAIL 单独使用无法穿透血脑屏障。然而，当装载到 AAV9 上时，它成功地穿过血脑屏障，靶向脑内的胶质母细胞瘤（GBM），减缓肿瘤生长，并显著提高生存率。另一项研究表明，全身注射 AAV9-IFN-β 在诱导多灶性 GBM 回归方面比局部注射更有效。

然而，基于腺相关病毒（AAV）的系统性注射疗法面临诸多挑战，其中最突出的是免疫反应。人体内存在的 AAV 抗体严重限制了 AAV 基因疗法的效果。此外，穿越血脑屏障（BBB）的能力和转导效率也是重大问题。尽管 AAV9 具有良好的穿越血脑屏障能力和转导效率，但它并非最有效的。研究表明，AAV9 的变体，如 AAV-PHP.B、AAV-PHP.eB 和 AAV.CPP.16，比 AAV9 具有更强的穿越血脑屏障能力和转导效率。而且，AAV 广泛的转导效应缺乏特异性，这使其难以在靶点处达到最佳治疗剂量，并对周围细胞造成高毒性。因此，降低免疫反应、增强穿越血脑屏障的能力以及提高转导特异性是未来研究的关键领域。

4 临床视角

经过多年的实验研究，基于纳米颗粒的载体递送技术已成功应用于某些疾病的临床研究。目前，它包括脂质体、红细胞、间充质干细胞、腺相关病毒（AAV）和其他载体。基于上述载体，我们总结了现有的用于治疗胶质瘤的临床试验（表 2）。

基于脂质体的纳米颗粒是临床试验中最初使用的递送载体。涉及脂质体的临床试验主要集中在以下两个方面：1）聚乙二醇化脂质体增强血脑屏障渗透性，聚乙二醇化提高了脂质体的稳定性并延长了其药代动力学；2）将聚乙二醇化脂质体与两种化疗药物联合使用，以进一步提高患者的生存率。在一项二期临床试验中，聚乙二醇化脂质体阿霉素（Caelyx）在复发性高级别胶质瘤患者中显示出积极的结果。具体而言，使用 Caelyx 治疗的组的中位总生存期（OS）为 40 周，比其他二线化疗方案更长。此外，使用 Caelyx 治疗的患者疾病稳定性更高。然而，在该试验中未观察到部分缓解（PR）或完全缓解（CR）。在另一项二期临床试验中，替莫唑胺（TMZ）与 Caelyx 联合用于复发性胶质瘤的治疗。TMZ 与 Caelyx 的相互作用在于它们对不同类型的肿瘤具有活性，其配方允许药物长时间暴露，并且它们的毒性重叠不显著。试验数据表明，这种组合在疾病稳定和无进展生存期（PFS）方面可能具有优势。然而，与单独使用替莫唑胺（TMZ）相比，其疗效并无统计学上的显著差异。此外，由于未达到研究设计中规定的客观缓解率（CR + PR）要求，该试验提前终止。在随后的一项 II 期临床试验中，Hau 等人首次引入聚乙二醇化脂质体阿霉素（PEG-DOX），联合或不联合他莫昔芬（TAM），以评估其疗效。阿霉素（DOX）可诱导 P-糖蛋白和多药耐药蛋白的表达增加，从而导致肿瘤细胞耐药性增强。他莫昔芬（TAM）已被发现是一种耐药调节剂，可抑制胶质母细胞瘤的生长而不诱导耐药性。因此，在治疗中联合使用这两种药物可能会提高治疗效果。试验数据显示，40%的 III 级胶质瘤患者和 5%的 IV 级胶质瘤患者经历了长达 160 周的无肿瘤进展期。患者治疗前后的健康状况未见明显差异，表明联合疗法是一种有效且安全的治疗选择。然而，聚乙二醇化多柔比星（PEG-DOX）联合或不联合他莫昔芬（TAM）在无进展生存期（PFS）、中位疾病进展时间（TTP）或中位总生存期（OS）方面均无显著差异。同样，其他临床试验也一致得出结论，PEG-DOX 与化疗药物联合使用在 PFS 和 OS 方面未带来额外的临床获益。因此，近年来未再开展进一步的临床试验。已进行了两项纳米脂质体伊立替康（nal-IRI）的临床试验。其中一项试验旨在确认静脉注射的安全性和可行性（NCT00734682）。另一项试验将 nal-IRI 与替莫唑胺（TMZ）联合使用，但在中期分析中未观察到活性，导致研究终止（NCT03119064）。值得注意的是，一项评估脂质体封装姜黄素联合替莫唑胺的 I/II 期临床试验目前正在招募参与者，预计将于 2027 年 5 月完成（NCT05768919）。

在本综述中讨论的纳米颗粒（NPs）中，只有利普斯（Lips）进行了相关的临床试验。结果表明，纳米药物递送系统（NDDS）确实能在一定程度上提高患者的生存率。此外，表面修饰能够进一步解决纳米颗粒的局限性，比如增强稳定性并延长其药代动力学，从而进一步延长患者的生存期。然而，实现疾病缓解仍是一个挑战。此外，联合化疗旨在利用通过不同机制起作用的药物，以降低产生耐药性癌细胞的可能性。不过，试验结果并未显示出任何额外的临床益处。

此外，诸如 CS、NE 和 AAV 等其他介导递送技术在胶质瘤治疗方面仍处于早期阶段，尚未推进到临床研究。不过，随着新技术的不断发展，预计会有更多的药物递送方法推进临床研究。

纳米粒子载体在胶质瘤治疗中的临床转化面临的5大挑战

几十年来，人们一直在研究纳米粒子（NPs）在胶质母细胞瘤治疗中的药物递送应用。然而，能够转化为临床应用的纳米粒子数量仍然有限。在此，我们总结了临床转化过程中需要解决的挑战，这些挑战可分为两大类。首先，关于纳米粒子：1）靶向效率。提高纳米粒子递送和药物治疗的效率，同时减少对正常组织或细胞的损害；2）安全性。将动物模型中使用的治疗剂量扩大到人类，这可能会增加与高剂量纳米粒子相关的潜在副作用；3）剂量与治疗效果。在考虑安全性的前提下，减少药物剂量同时保持治疗效果；4）大规模生产和高成本。为细胞或动物模型进行小规模纳米粒子合成是可行的，但大规模生产可能会影响纳米粒子的性质和功能，导致形状不规则和稳定性差。此外，使用纳米粒子进行常规患者治疗的成本可能过高。其次，体内的生物屏障：1）血脑屏障（BBB）。血脑屏障一直被认为是药物进入大脑的最大障碍；2）单核吞噬细胞系统（MPS）和肾脏清除途径。研究表明，小于 12 纳米的纳米颗粒由肾脏清除，而大于 200 纳米的纳米颗粒则由单核吞噬细胞系统清除。因此，有必要降低纳米颗粒被这两种生物系统清除的程度，以增加纳米颗粒到达肿瘤组织的机会。

6 个前景

胶质瘤的治疗仍面临重大挑战。回顾近几十年来胶质瘤治疗的发展轨迹，出现了许多研究热点，但突破性进展寥寥无几。该领域仍在积累量变，以期实现质变，这一过程可能需要数十年甚至数百年。目前，胶质瘤的主要治疗方法是手术切除，辅以放疗和化疗。尽管如此，患者的预期寿命仍无明显改善。因此，迫切需要有效的治疗方法来延长患者生存期并改善预后。值得注意的是，大量研究表明，纳米药物递送系统（NDDS）是一种很有前景的策略，无论是脂质体（Lip）、腺相关病毒（AAV）还是其他纳米颗粒（NPs）。不同类型的纳米颗粒可以通过多种机制靶向血脑屏障（BBB），包括：1）脂质体、氧化石墨烯（GO）、硅纳米颗粒（SiNP）和纳米金（NG）通过增强渗透和滞留效应（EPR）实现血脑屏障靶向；2）壳聚糖（CS）通过吸附介导的转胞吞作用（AMT）靶向血脑屏障；3）铁蛋白通过受体介导的转胞吞作用（RMT）靶向血脑屏障；4）纳米酶（NE）通过炎症微环境中趋化因子的招募作用靶向血脑屏障。5）腺相关病毒（AAV）可能通过脑-血屏障转运体（RMT）或其他机制靶向血脑屏障，尽管具体机制尚不明确。此外，目前有许多纳米颗粒可供选择，充分了解其物理化学性质至关重要。例如，脂质体具有广泛的应用和类似于细胞膜的结构，但稳定性差且载药量低。氧化石墨烯具有高比表面积和出色的载药能力，但在体内毒性和药物释放方面仍面临挑战。壳聚糖生产成本低，但安全性需要考虑。纳米凝胶具有强大的药物释放能力，但稳定性差。铁蛋白和硅纳米颗粒来源广泛，但前者与内源性蛋白质竞争结合，后者可能对正常细胞造成损害。纳米乳液和腺相关病毒具有较高的生物相容性，但大规模生产困难且成本高昂。值得注意的是，不同类型的纳米颗粒（NPs）存在不同的局限性，这些局限性可以通过表面修饰来解决，包括：1）增强药物的靶向递送以提高治疗效果；2）改善纳米颗粒的物理化学性质，如稳定性和溶解性；3）延长药物释放时间以提高患者的依从性。此外，研究人员通过将配体（如转铁蛋白、乳铁蛋白和叶酸）连接到纳米颗粒表面以实现特定部位的药物递送，从而提高了药物的治疗效果，如前几章所述。同样，肽类物质在提高主动靶向性方面也表现出色，例如主动靶向肽和细胞穿透肽。相关细节可在本综述中找到。这些方法可能有助于纳米药物递送系统在未来演变成有价值的临床工具。

尽管纳米药物递送系统（NDDS）发展迅速，但仍有许多挑战尚未解决。绝大多数体内实验都是在小鼠肿瘤模型中进行的，这与临床患者的肿瘤模型存在差异。这种差异可能导致纳米药物递送系统在临床前的疗效与临床试验中的疗效不同，从而降低临床转化的成功率。因此，利用体外或体内模型培养人类肿瘤，并将其应用于纳米药物递送系统治疗研究，可能是提高临床转化的有效途径。此外，随着技术的进步和纳米颗粒变得越来越复杂，确保其安全性也面临诸多挑战。例如，乳铁蛋白修饰的纳米脂质体可提高药物对脑部的靶向性和治疗效果；然而，这些纳米脂质体含有氢化大豆磷脂酰胆碱，其代谢产物可能对神经系统产生不良影响。因此，深入了解纳米材料的物理化学性质以及开发简单的纳米颗粒药物递送方法是重要的策略。值得注意的是，近期研究显示，通过打破乳铁蛋白（Lf）中的二硫键使其变性从而用于药物负载是一种可行且安全的策略。抗肿瘤纳米药物的最终目标是延长患者的总生存期，同时保持其病情稳定和良好的生活质量，而不仅仅是关注纳米药物递送系统（NDDS）能否有效提高药物在脑部的浓度和安全性。

7 结论

纳米药物递送系统（NDDS）是一种令人振奋的策略，为胶质母细胞瘤患者带来了希望。目前，临床进展方面鲜有突破，但我们认为脂质体是最有前景的纳米颗粒，有望实现临床转化。尽管存在局限性，但通过表面修饰以及与配体和肽的偶联，有望治愈胶质瘤患者。随着纳米技术的不断进步以及科学家们的深入研究，预计会有更多的纳米颗粒实现临床转化，并克服当前治疗方案的局限性。总体而言，纳米药物递送系统前景广阔，未来将实现质的飞跃。

参考文献：DOI 10.3389/fbioe.2024.1403511

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