天然免疫激动剂咪喹莫特联合脂质体治疗癌症的研究进展
邱彬珂1,徐丽娟1,常芮1*
（齐鲁理工学院生物与化学工程学院，山东 济南 250000）
摘要：天然免疫激动剂咪喹莫特（Imiquimod，IMQ）是一种非核苷类异环胺类药物，可以有效激活机体的免疫系统，诱导Ⅰ型干扰素和促炎细胞因子产生，进而起到增强免疫细胞杀伤肿瘤的作用。然而，由于其体内半衰期较短、靶向性不足、对人体组织具有一定的毒副作用，在临床应用中效果较差。脂质体作为药物载体，能延长药物在体内的作用时间，使药物在体内定向传递和释放，提高药物的生物利用度和吸收率，降低对健康组织可能产生的毒副作用。将咪喹莫特与脂质体结合，能够在一定程度上克服相关问题，增强抗癌效果。本文综述了天然免疫激动剂咪喹莫特与脂质体联合用于癌症治疗的最新研究进展，探讨了脂质体优化咪喹莫特抗癌效果的作用机制，旨在为咪喹莫特的癌症疗法开发和临床实践应用提供一定的参考。
关键词：咪喹莫特；脂质体；癌症；天然免疫激动剂
Research Progress of the natural immune agonist
imiquimod combined with liposomes for cancer therapy
Qiu Binke1, Xu Lijuan1, Chang
Rui1*
(College of Biological and Chemical Engineering,
Qilu Institute of Technology, Jinan 250000, China)
Abstract: The natural immune
agonist imiquimod (IMQ) is non-nucleoside heterocyclic amine drug, which can
effectively activate the body's immune system, inducing the production of type
I IFN and pro-inflammatory cytokines, which in turn serves to enhance the
tumor-killing effect of immune cells. However, due to its short half-life in
vivo, insufficient targeting, and certain toxic side effects on human tissues,
it is less effective in clinical applications. Liposomes as drug carriers can
prolong the action time of drugs in the body, enable targeted delivery and
release of drugs in the body, improve the bioavailability and absorption of
drugs, and reduce the possible toxic side effects on healthy tissues. Combining
imiquimod with liposomes can overcome the related problems to some extent and
enhance the anticancer effect. This paper reviews the latest research progress
of the combination of natural immune agonist imiquimod, with liposomes for
cancer therapy, discusses the mechanism of action of liposomes in optimizing
the anticancer effect of imiquimod, with the aim of providing certain
references for the development of cancer therapies and the application of
imiquimod in clinical practice.
Keywords: Imiquimod; Liposome;
Cancer; Natural immune agonist
引言
随着全球人口和工业活动的快速增长和发展，越来越多的因素可能诱发癌症。在过去50多年里，癌症的发病率呈上升趋势，癌症的高发不仅降低患者的生活水平，还增加社会的疗养负担。根据2019年统计结果，癌症是中国人民首要致死原因[1]，绝大多数癌症发生的原因与生活环境质量以及不健康的生活方式相关，并且患者因受多重因素影响对疾病感知能力较弱[2]。在当前的医疗实践中，治疗癌症的策略主要包括外科手术、放射治疗、化学治疗、基因疗法以及靶向药物治疗等[3-6]。尽管多种治疗手段已应用于临床，但治愈率普遍偏低，并给患者带来严重的毒副作用，难以满足癌症患者的需求。因此，寻找到更加高效的治疗方法是必要的。
1 天然免疫激动剂简介
免疫治疗是一种利用患者自身免疫系统来识别、攻击和摧毁癌细胞，已经成为一种具有较好疗效的癌症治疗方式[7]。2018年的诺贝尔生理学或医学奖授予了两位在癌症免疫疗法领域作出显著成就的科学家James P. Allison和Tasuku Honjo[8]，他们分别发现恶性肿瘤利用抑制细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白（CTLA-4）和程序性细胞死亡蛋白1/程序性细胞死亡蛋白配体1（PD-1/PD-L1）
负调节T免疫系统，产生持久的抗癌细胞活化的功能[10]，PD-1和PD-L1是一对免疫检查点，是肿瘤免疫逃逸的重要途径之一[11]。相比传统的放疗、化疗等治疗方法，免疫治疗可以激活患者自身的效应，有望实现长期的疗效，且对患者的副作用较小。
天然免疫激动剂是一类可以刺激和增强机体天然免疫系统功能的物质。天然免疫系统是机体最早形成的免疫系统[12]，主要由巨噬细胞、自然杀伤细胞、炎症细胞等组成，具有对抗病原体、肿瘤细胞等异物的能力[13]。天然免疫激动剂可以通过激活巨噬细胞、自然杀伤细胞等免疫细胞[14]，增强它们的活性和杀伤能力，以及对病原体和肿瘤细胞的识别和清除能力，从而提高机体对疾病的抵抗力[15]。TLR-7/TLR-8激动剂是能够刺激TLR-7/TLR-8分子的一类药物，在系统发育和结构上有关[16]，还能刺激B细胞及T细胞增殖并产生相关细胞因子[17-18]，因此TLR-7/TLR-8激动剂在癌症的免疫治疗方面可以有效激活机体的免疫系统，进而起到增强免疫细胞杀伤肿瘤的作用，并且具有高效、快速、无毒副作用等优点[19]。
2 咪喹莫特简介
咪喹莫特（Imiquimod，IMQ），化学名称为3-(4-氨基-5,6-二甲氧基喹啉-2-基)-2-甲氧基丙基-N-磺酰胺，通常通过酰胺化反应、胺化反应和取代反应合成，外观呈白色粉末状，属于非核苷类异环胺类药物，化学结构式如图1所示。咪喹莫特也是一种TLR7激动剂，是重要的免疫防御组成，通过识别病毒RNA诱导Ⅰ型干扰素（IFN）和促炎细胞因子的产生[20]。研究表明，咪喹莫特可能通过激活免疫系统对抗肿瘤细胞，具有一定的抗肿瘤潜力，可以作为辅助治疗手段。但是有研究表明，咪喹莫特的体内半衰期较短、对人体组织具有一定的毒副作用，其在实体肿瘤治疗领域还尚未成熟[21]。
图1 咪喹莫特的化学结构式
Fig.1 The chemical
structure of imiquimod
3 脂质体简介
脂质体是由磷脂和胆固醇等脂质组成的具有疏水性尾部和亲水性头部双层结构的封闭囊泡，其结构如图2所示，这种双层结构使其具有良好的物理化学性质，能对外界不利条件形成物理屏障[22]。在纳米颗粒介导的药物递送体系中，脂质体是应用最广泛的药物递送载体[23]。作为药物载体，其具备以下优势：增强药物的稳定性，并且延长药物在体内的作用时间；具有良好的生物相容性[24]；提高药物的生物利用度和吸收率[25]；使药物在体内定向传递和释放，降低对健康组织的损伤。另外，脂质体的双层结构可以根据需求进行调整，使其适应不同药物的递送需求，具有较强的可调控性，即脂质体表面具有可修饰性，通过对脂质体表面的蛋白或小分子进行修饰可以实现将脂质体靶向运送至特定细胞或组织的目的[26]。靶向脂质体技术能够促使所携带的药物在肿瘤区域集中，这不仅增强了药物对肿瘤的治疗效果，同时也降低了对健康组织可能产生的毒副作用[27]。
图2 脂质体的双层结构
Fig.2 The bilayer structure of liposomes
基于以上特质，脂质体在医药领域被广泛应用[28]。例如美国麻省理工学院的Darrell J. Irvine等人开发了一种可装载环状二聚核苷酸（Cyclic
dinucleotides，CDNs）的脂质纳米盘（Lipid nanodisc，LND），该LND由聚乙二醇（Polyethylene
glycol，PEG）化脂质和高熔点磷脂组成[29]。由于CDNs不稳定，无法进行静脉注射，仅在肿瘤内部进行递送，存在药物分布不均匀，剂量难以控制等缺点。而装载有CDNs的LND能够在多种肿瘤模型中通过静脉注射实现一次给药后的高效治疗。在与已批准的纳米药物标准——PEG化脂质体偶联的CDNs进行对比实验中，研究者发现，相较于高剂量的游离CDNs或当前的CDNs脂质体，LND-CDNs载体展现出了更优的肿瘤穿透力和肿瘤细胞吸收能力。这种优势使得LND-CDNs载体在激活T细胞以及促进肿瘤消退方面表现出更为显著的效果。
4 脂质体与咪喹莫特的联合疗法
核仁素在癌细胞表面过表达，AS1411是对其具有高亲和性的一种G-四连体适配体，而AT11作为AS1411的衍生物，展现出对核仁素更的高亲和力，故而被视为一种极具潜力的癌细胞靶向分子[30-31]。基于此，Lopes-Nunes J等[32]开发了一种新的脂质体递送策略，即将AT11功能化脂质体作为咪喹莫特（IMQ）的给药系统。首先通过乙醇注射法制备脂质体，用AT11-TEG-胆固醇对其进行了功能化处理，所获得的脂质体在尺寸（120-140 nm）、ZETA电位（约-6 - -13 mV）和样品均匀性（低多分散性，PDI < 0.16）方面均具有特征性，适合用作癌症治疗。与上皮细胞系（Het1A）相比，AT11-IMQ脂质体可选择性地向舌癌细胞系（UPCI-SCC-154）递送IMQ，可选择性地降低细胞活力、促进细胞死亡。此外，它们还降低了癌细胞的迁移能力和侵袭能力。因此，AT11-IMQ脂质体可用于增强IMQ在头颈癌细胞系尤其是舌癌中的抗癌潜力，是一种有前景的癌症疗法。
Fc-CV1是一种融合蛋白，由高亲和力的SIRPα变体CV1与人类IgG1抗体的Fc片段结合而成。基于此，Chang R[33]等开发了一种制备方法，将Fc-CV1与咪喹莫特脂质体耦合，得到一种新型纳米脂质体CILPs，以主动靶向CT26.WT结肠癌模型。由于对Fc-CV1受体的特异性亲和力，Fc-CV1增强了负载咪喹莫特的脂质体的细胞内递送能力，从而具有更强的抗肿瘤作用。体外研究显示，与游离咪喹莫特相比，CILPs表现出更优越的持续释放特性和细胞摄取效率。体内试验证明，与对照组相比，CILPs在肿瘤内的蓄积效率更高，抑瘤效果更显著，同时CILPs在治疗期间没有诱导显著的体重减轻，根据小鼠的标准参考范围，肝脏和肾脏的生化参数均在正常范围内，器官组织学显示无显著变化，表明CILPs具有优异的生物安全性。这些结果表明，免疫检查点阻断（ICB）疗法与先天性免疫激动剂的结合，如Fc-CV1和咪喹莫特负载脂质体制剂，可能是一种高效的肿瘤治疗策略。
Liu Y等[34]利用代谢糖标记技术和点击化学法开发了一种将咪喹莫特和多柔比星靶向输送到癌细胞的方法。选用非天然糖类叠氮糖，如Ac4ManNAz，将其作用于4T1乳腺癌细胞和B16F10黑色素瘤细胞，利用细胞的代谢机制使其在细胞膜上表达叠氮基团，然后通过高效的点击化学反应，靶向连接负载多柔比星和咪喹莫特的含二苯基环辛炔（DBCO）脂质体。该脂质体可通过包裹的多柔比星诱导癌细胞发生免疫性死亡，并上调癌细胞表面CD47和钙网蛋白的表达，而咪喹莫特则可激活树突状细胞，增强肿瘤抗原的处理和呈递。通过代谢聚糖标记和点击化学，将包裹多柔比星和咪喹莫特的脂质体靶向递送到4T1肿瘤，有望重塑实体瘤的免疫抑制肿瘤微环境。这种癌症靶向脂质体化疗免疫疗法可为改进传统化疗提供一种新方法。
为了减少免疫药物的副作用和免疫药物在肿瘤微环境中的持续、缓慢释放，Tsai H C等[35]设计了一种含有咪喹莫特脂质体系统的可注射热敏水凝胶。首先将IMQ药物加入二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）脂质体中，然后将药物载体加入对温度敏感的两性水凝胶pluronic F127（PF127）中，利用PF127的高载药量和长效缓释特性，实现咪喹莫特在乳腺癌肿瘤区域的持续缓释，从而抑制肿瘤的生长。当PF127水溶液的浓度高于临界胶束浓度时，这种共聚物就会形成聚合物胶束，可用于嵌入药物或造影剂。一旦浓度超过凝胶形成浓度，就会形成水凝胶，用于局部给药。研究结果表明：该载药脂质体作用于4T1细胞24 h，可致癌细胞死亡，水凝胶联合脂质体原位注射显著抑制肿瘤生长、提高小鼠生存率且无明显毒性，优于单纯水凝胶与脂质体的静脉注射，该研究为乳腺癌局部免疫治疗提供高效低毒新策略，有望改善癌症免疫治疗安全性与有效性。
5 结论与展望
咪喹莫特，作为一种天然免疫激动剂，在医药领域正逐渐崭露头角。脂质体作为药物载体，能够显著提高药物的稳定性和生物利用度，为咪喹莫特的靶向递送提供了可能。咪喹莫特与脂质体的联合疗法在癌症治疗中展现出了巨大的潜力。通过脂质体的包裹，咪喹莫特得以在肿瘤区域实现高效富集，从而增强了其抗肿瘤效果。然而，这一疗法也面临着挑战，例如，如何进一步优化脂质体的结构以提高药物的靶向性和释放效率，以及如何解决咪喹莫特可能带来的毒副作用等问题。因此，咪喹莫特与脂质体的联合疗法在癌症治疗中仍具有广阔的发展空间。相信随着化学化工领域和纳米技术领域的不断进步和对癌症免疫机制的更深入理解，科学家们有望通过生物化学技术改善脂质体的双层结构和递送机制，进一步提高这一疗法的疗效和安全性。同时，探索咪喹莫特与其他治疗手段的联合应用，也将为癌症患者带来更多希望。
参考文献
[1] Wei W, Zeng H, Zheng R, et al. Cancer registration in China
and its role in cancer prevention and control[J]. The Lancet Oncology, 2020,
21(7): 342-349.
[2] 张雯雯,刘智源,郎延梅.癌症病人疾病感知影响因素的范围综述[J]. 循证护理, 2024, 10(07): 1187-1192.
[3] 邢思远, 樊青霞, 单争争, 等. 食管癌免疫耐受及治疗方法的探索[J]. 肿瘤防治研究, 2023, 50(12): 1174-1179.
[4] 池诏丞. 腹腔镜与机器人辅助手术治疗T4期直肠癌的疗效比较：基于国家癌症数据库的倾向性评分匹配分析[J]. 结直肠肛门外科, 2023,29(02):178-180.
[5] 耿智敏, 雷建军, 张东, 等. 胆囊癌微创手术治疗的现状与争议[J]. 西南医科大学学报, 2024, 47(02): 93-97.
[6] 刘千琳,张鹏飞.靶向治疗在胆道恶性肿瘤中的临床应用现状及进展[J].现代肿瘤医学,2023,31(23):4472-4476.
[7] 丁剑兰, 陈乐乐, 刘谷一, 等. 诱导共刺激因子在癌症免疫治疗中的作用[J].食管疾病, 2023, 5(03): 220-225.
[8] Altmann D M. A Nobel
Prize‐worthy pursuit: cancer immunology and harnessing immunity to tumour
neoantigens[J]. Immunology, 2018, 155(3): 283-284.
[9] Shrihari T G. Innate
and adaptive immune cells in Tumor microenvironment[J]. The Gulf journal of
oncology, 2021, 1(35): 77-81.
[11] Ribas A. Tumor immunotherapy directed at PD-1[J]. N Engl J
Med, 2012, 366(26): 2517-2519.
[12] 何珊, 李双洁, 周荣云, 等. 天然免疫系统的双链RNA受体及其抗病毒研究进展[J]. 中国动物传染病学报, 2020, 28(05): 78-85.
[13] Saez A,
Herrero-Fernandez B, Gomez-Bris R, et al. Pathophysiology of inflammatory bowel
disease: innate immune system[J]. International journal of molecular sciences,
2023, 24(2): 1526-1528.
[14] 年悬悬, 李军英, 张家友, 等. Toll样受体激动剂佐剂的研究进展[J]. 中国生物制品学杂志, 2021, 34(09): 1132-1138.
[15] 居自远, 钱晶, 徐小洪, 等. 细菌菌壳作为免疫佐剂的研究进展[J]. 安徽农业科学, 2017, 45(31): 151-153+187.
[16] Heil F, Hemmi H,
Hochrein H, et al. Species-specific recognition of single-stranded RNA via
toll-like receptor 7 and 8[J]. Science, 2004, 303(5663): 1526-1529.
[17] Hart O M, Athie-Morales
V, O’Connor G M, et al. TLR7/8-mediated activation
of human NK cells results in accessory cell-dependent IFN-γ production[J]. The journal of immunology, 2005, 175(3):
1636-1642.
[18] Caron G, Duluc D, Frémaux I, et al. Direct stimulation of human T cells via TLR5
and TLR7/8: flagellin and R-848 up-regulate proliferation and IFN-γ production by memory CD4+T cells[J]. The Journal of
Immunology, 2005, 175(3): 1551-1557.
[19] 王娜娜, 李颀菡, 马媛, 等. TLR7和TLR8在家畜性控技术中的研究进展[J].畜牧兽医学报, 2024, 55(02):427-437.
[20] 项诗棋, 王嘉元, 孙健红, 等. CAR-T免疫细胞疗法在抗病毒感染中的研究进展[J]. 生命科学, 2024, 36(03): 360-372.
[21] Telò I, Pescina S, Padula C, et al. Mechanisms of imiquimod skin
penetration[J]. International Journal of Pharmaceutics, 2016, 511(1): 516-523.
[22] Al-Asmari A K, Ullah
Z, Al Balowi A, et al. In vitro determination of the efficacy of scorpion
venoms as anti-cancer agents against colorectal cancer cells: a nano-liposomal
delivery approach[J]. International journal of nanomedicine, 2017: 12: 559-574.
[24] 李书慧, 隋晓军, 王艳, 等. 新型土贝母苷甲脂质体的制备及其抗胰腺癌作用研究[J]. 中南药学, 2024, 22(04): 843-850.
[25] 高薇, 刘昆仑, 张辉艳. 脂质体研究现状及其在食品行业中的应用[J]. 河南工业大学学报(自然科学版), 2024, 45(02): 130-139.
[26] 丁欢欢, 姜先梅, 刘红梅, 等. 藤黄酸和雷帕霉素共载脂质体的制备及协同抗肿瘤活性研究[J]. 中草药, 2024, 55(09): 2896-2911.
[28] 贾文, 丁文华, 汪凯康, 等. 白杨素脂质体的制备工艺优化及抗神经炎症活性研究[J]. 中南药学, 2024, 22(04): 864-870.
[29] Dane E L,
Belessiotis-Richards A, Backlund C, et al. STING agonist delivery by
tumour-penetrating PEG-lipid nanodiscs primes robust anticancer immunity[J].
Nature Materials, 2022, 21(6): 710-720.
[30] Joana F, Jéssica L,
Josué C, et al. AS1411 derivatives as carriers of G-quadruplex ligands for
cervical cancer cells[J]. International Journal of Pharmaceutics, 2019, 568, 118511.
[31] Do NQ, Chung WJ,
Truong THA, et al. G-quadruplex structure of an anti-proliferative DNA
sequence. Nucleic Acids Res. 2017, 45(12): 7487-7493
[33] Chang R, Chu X, Zhang
J, et al. Liposome-Based Co-Immunotherapy with TLR Agonist and CD47-SIRPα
Checkpoint Blockade for Efficient Treatment of Colon Cancer[J]. Molecules,
2023, 28(7): 3147.
[35]
Tsai H C, Chou H Y, Chuang S H, et al. Preparation of immunotherapy liposomal-loaded
thermal-responsive hydrogel carrier in the local treatment of breast cancer[J]. Polymers, 2019, 11(10): 1592.
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