一、肿瘤的发生发展过程
肿瘤的发病是一个多因素、多基因、多阶段、多步骤综合作用的复杂病理过程。恶性肿瘤细胞分裂快、永生化、无限增殖，使得肿瘤生长快并呈持续性生长。恶性肿瘤的过度无止境生长、细胞粘附力下降和运动能力增强、促血管生成因子的过度表达等，使得恶性肿瘤易浸润和扩散。
研究表明，基因调控失衡、粘附分子损失、肿瘤血管生成、纤维蛋白酶及其调节因子以及机体免疫状态等与肿瘤的侵袭和转移密切相关。恶性肿瘤的恶性增殖和转移使其治疗面临巨大挑战。
二、环境敏感型智能纳米递药系统在肿瘤治疗中应用
1. 纳米递药系统的应用
近年来，随着分子生物技术的提高，以及对肿。瘤的发病机制研究的深入，目前对癌症的治疗也取得了一些进展。纳米给药系统是一类粒子直径位于10-1000nm的递送系统，在肿瘤治疗中得到了广泛研究。
纳米给药系统的体内递送过程包括体内循环、肿瘤处蓄积、向肿瘤内部渗透、肿瘤细胞摄取和胞内释药五个阶段。理想的肿瘤治疗效果要求纳米给药系统极好地完成体内CAPIR过程。
生物类大分子药物的性质不稳定、难溶性药物的口服生物利用度低限制了其在各自领域的应用，纳米给药系统荷载生物大分子药物或难溶性药物，可保护药物免受降解和提高药物的溶解度，从而改善药物的生物利用度，提高治疗效果。
抗肿瘤药物对肿瘤细胞具有较强的杀伤作用，但是因为缺乏选择性，在递送过程中易分布到正常组织，从而对机体产生毒性，同时降低了作用部位的有效药物浓度。NDDS具有延长体内循环时间、实现药物缓控释和有效靶向肿瘤部位等特点，对于增强药物疗效意义重大。NDDS的靶向性主要分为主动靶向、被动。靶向和物理化学靶向。
（1）被动靶向是纳米给药系统实现被动靶向的生理基础。EPR效应的强度依赖于肿瘤的血管丰富程度，不同肿瘤的结构和血管密度不同，一定程度上限制了被动靶向制剂的应用范围。
（2）主动靶向是利用抗体－抗原或配体－受体结合理论，通过在NDDS表面修饰靶部位高表达而正常组织低表达受体或抗原相对应的特异性配体或抗体，使NDDS靶向特定部位，从而增加药物在靶部位的蓄积同时增强肿瘤细胞对NDDS的摄取，增强抗肿瘤效果。
（3）物理化学靶向主要包括热靶向、磁靶向、pH靶向和栓塞靶向等。
2、肿瘤特殊微环境
研究表明，肿瘤微环境，与正常组织存在差异悬殊的特殊理化性质，如pH、氧化还原物质浓度、酶的数量和种类、温度等，已成为肿瘤治疗研究的关键靶点。文献报道，细胞内的氧化还原环境与多种物质相关，其中谷胱甘肽对氧化还原环境起着决定性作用。肿瘤细胞胞浆中的GSH浓度高达1~10mM，是血浆中GSH浓度的上千倍。肿瘤微环境是肿瘤赖以生存和发展的环境，其特殊性是递药系统设计的重要依据。
3、肿瘤微环境响应性纳米给药系统
肿瘤微环境响应性纳米给药系统是指在血液循环中能稳定存在，到达肿瘤部位后，特异性响应肿瘤组织特殊微环境刺激发生构象或性质变化，增加细胞摄取或实现药物快速有效释放的递药系统。相比传统的NDDS，肿瘤微环境响应性NDDS提高了递药系统在血液循环中的稳定性、减少了递送过程中的药物泄露、解决了血液循环稳定性和细胞摄取低之间的矛盾、实现了药物在靶部位的精准快速释放，增强了抗肿瘤药效同时降低毒副作用。
3.1 pH敏感NDDS
肿瘤组织与正常组织和血液的pH梯度是pH敏感NDDS设计的生理基础。NDDS在体内的有效递送需要经过体液循环最终到达肿瘤部位，释放包载药物发挥药效，这就要求NDDS再循环过程中稳定包载药物，避免药物泄露，到达肿瘤部位后载药NDDS被肿瘤细胞大量摄取并定点快速释放药物以达到有效治疗剂量，然而传统NDDS在这些方面存在明显缺陷。研究表明，pH敏感NDDS能有效解决细胞摄取低和药物不必要释放的问题。根据pH响应位置，pH敏感NDDS主要分为肿瘤细胞外pH敏感NDDS和肿瘤细胞内pH敏感NDDS。
pHe敏感NDDS常被用于设计“去屏蔽”NDDS，提高NDDS再循环过程中的稳定性同时增强肿瘤细胞对药物的摄取。通过在载体材料中引入特殊化学基团，如咪唑基团、酸酐、腙键等，这些pHe敏感NDDS在血液pH中沉默，当达到肿瘤部位能响应pHe，发生质子化或键断裂，去掉用于维持NDDS再循环中稳定性的“保护手段”，如PEG保护层、负电荷外壳等，从而增强肿瘤细胞对载药NDDS的摄取。常见pHe敏感材料有组氨酸、二甲基马来酸酐、乙烯醚、缩醛等。pHi敏感NDDS利用内涵体pH变化，用来实现内涵体逃逸和加速细胞内药物释放。一种方法是“质子海绵效应”，通过载体材料中丰富的氨基在内涵体pH下发生质子化，引起胞浆中氯离子和水等大量涌入内涵体，使内涵体膨胀破裂，最终释放包载物进入胞浆。常见材料有PEI、PAMAM、组氨酸等。人在壳寡糖上修饰PEI，在内涵体中PEI发生质子化，吸收大量H'，引起质子海绵效应，破坏内涵体后，释放荷载的RNA。另一种方法是利用DOPE及其衍生物在内涵体中发生相变，与内涵体膜作用，致使内涵体破裂。其中最常用的是由DOPE作为pH敏感材料的阳离子脂质体。通过阳离子脂质体负载RNA，能有效保护RNA从内涵体逃逸，大大提高了RNA的转染效率。
3.2双重敏感NDDS
尽管单一的环境响应性NDDS已经取得比较好的递送效果，但将两种或以上的敏感性质组合起来联用，可以解决递送过程中不同阶段的问题，取得更好的递送效率。目前常见的多重敏感NDDS分为以下几类：(1) pH逐级敏感NDDS； (2) pH/还原双敏感NDDS； (3) 温度/pH双敏感NDDS等。将含有二硫键的二甲基马来酸炔丙基酰胺和pH敏感的羧基炔基修饰的聚乙烯醇，通过“点击”化学反应构建pH/还原双敏感的PVA 凝胶，用于阿霉素的有效递送，结果表明该递送系统能高效响应肿瘤细胞外pH，产生电荷翻转增强细胞摄取，随后响应细胞内还原环境二硫键断裂快速释放DoX，取得了良好的抗肿瘤效果。
三、基因与药物联用在肿瘤治疗中的应用
1、基因治疗
肿瘤的基因治疗的原理是通过递送目的基因至靶细胞，使其表达此基因特定的功能，下调或沉默致癌途径，继而执行或介导对肿瘤的杀伤或抑制作用，从而达到治疗目的。RNA干扰是近年来发展的－种新的基因治疗技术，在肿瘤治疗中得到了广泛研究。RNA干扰是基于小分子干扰RNA，通过双链RNA分子在mRNA水平上阻断特定基因的表达或使其沉默，从而抑制该基因介导的促进肿瘤发生或发展的功能。RNA技术具有高特异性、高治疗效能等优点。
2、基因与药物联用增强抗肿瘤效果
肿瘤的发生发展过程十分复杂，基因调控在肿瘤的增殖和转移过程发挥重要作用。化疗是目前肿瘤治疗的最常用手段之一，但单一作用靶点的化疗因为安全剂量并不能完全根治肿瘤。基因和化疗药物联用，基于多个治疗靶点，具有较强的增强抗肿瘤效果作用，近几年在肿瘤的精准有效治疗中引起了广泛关注。目前基因和化疗联用主要分为两个方面。－种是通过针对特定耐药基因的RNA下调耐药基因的功能蛋白的表达，降低肿瘤细胞的耐药性，提高靶部位有效药物浓度。其中，下调耐药功能蛋白，另一种是沉默肿瘤转移相关基因和化药联用，协同抑制肿瘤增殖和转移，相互促进，增强抗肿瘤效果。如沉默VEGF、EZH2等表达的RNA与化疗药物联用。RNA和化疗药物的作用机制和位点不同，RNA多作用于目的基因的mRNA， 化疗药物通常作用于肿瘤细胞核DNA，阻断DNA复制94。此外，RNA属水溶性大分子，带负电荷，易被酶降解，而常用化疗药物如紫杉醇、吉西他滨等水溶性差，与RNA理化性质不同。因此，构建高效安全的共递送体系，对实现化疗药物与基因联用增强抗肿瘤效果至关重要。设计了一种pH/还原双敏感聚合物胶束共递送RNA和化疗药物依托泊苷，二者相互促进，协同抑制原位肿瘤的增殖和转移，取得了良好的抗肿瘤效果。
四、目的和意义
基于肿瘤组织的特殊微环境，在早期研究中，我们在壳聚糖的基础上分别引入pH敏感阶段组氨酸和还原敏感硫辛酸，设计了一种pH/还原双敏感聚合物。该聚合物通过自组装形成纳米胶束，递送化疗药物DOX靶向肿瘤，以达到增强化疗药物抗肿瘤效果的目的。该pH/还原双敏感载体在血液环境中呈现负电荷保持稳定，能特殊响应肿瘤微环境发生电荷翻转和还原敏感，增强细胞摄取和实现胞内药物的快速释放，表现了优良的环境敏感型载体性质。但该研究还是存在一些不足， 实验中采用皮下瘤动物模型评价递药系统的体内药效，因皮下瘤接与实际癌症治疗中肿瘤的生长环境差异甚大，并不能很好地模拟实际肿瘤的发生发展过程。
目前药物与基因联用协同抑制肿瘤增殖和转移地研究为肿瘤的有效治疗提供了新思路。该研究设计合成的环境敏感型聚合物HCSL性质良好，对化疗药物的包载能力高，但在预实验中发现其无法负载带负电的基因药物RNA。针对课题的不足，运用多重功能载体组合理念，对上一个研究中的载体进行PEG修饰优化其性质，包覆常用基因载体阳离子脂质体，阳离子脂质体的强正电荷和磷脂双分子层可以负载RNA和化疗药物，构建了一种高效的肿瘤微环境敏感型NDDS，共递送化药和基因：构建可生物发光原位肺癌动物肿瘤模型，综合评价共转运体系协同抑制肿瘤增殖和转移的效果。环境敏感性材料包覆阳离子脂质体在生理pH下可以屏蔽其强正电荷，有利于其在递送过程中保持稳定，增强细胞摄取，进一步响应溶酶体低pH和胞内还原环境，保护并快速释放药物和基因。本次研究，将阐明通过肿瘤环境敏感型载体实现基因药物和化疗药物的高效共递送、协同增强抗肿瘤效果的机理和关键因素，为纳米机型新技术在肿瘤的有效治疗中的应用提供一些依据。
参考文献
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