口服跨胃肠道的药物靶向递送系统

文摘   科学   2024-07-03 20:31   四川  






近期,复旦大学药学院吴伟教授与复旦大学附属浦东医院沈顺研究员团队在《Journal of Controlled Release》期刊2024年第370期上发表了题为“Oral targeted drug delivery to post-gastrointestinal sites”的综述文章。近年来,针对口服靶向药物递送的研究正在如火如荼的进行着。然而,与胃肠道局部的特异性靶向相比,口服靶向到胃肠道外的远端位点的研究仍处于早期的概念化阶段。由于胃肠道特殊生理屏障的限制,经口服的药物递送载体需要以完整形式跨越肠道上皮才能实现远端器官的靶向。截止目前,已有部分前瞻性的研究成果表明微/纳米载体能够在克服胃肠屏障后保持完整并被吸收进入系统循环,随后转移至多种组织器官,在炎症、肿瘤、淋巴系统疾病等的治疗中展现出良好的潜力。在这篇综述中,该团队首次对此领域的基本概念和最新进展进行了汇总归纳。





口服靶向胃肠道外的远端位点实现系统性疾病的治疗是一个颇具争议的研究主题(图1)。由于胃肠天然屏障的存在,与静脉注射相比,口服靶向的效率大打折扣,但口服给药的非侵入性、方便性及安全性等优势却也吸引着研究者们的深入探索[1]。



图1. 口服药物递送系统靶向胃肠道局部及远端组织器官示意图


为实现口服药物递送系统的远端靶向,首先要保证载体能够以完整形式被吸收并转运至系统循环。目前,已有相对充分的证据可以证明此过程的可行性。其中,极易在胃肠道降解口服生物利用度几乎为零的生物大分子,在被载体包封后生物利用度的提高可作为载体粒子以整体转运的间接证据;而通过成像工具在体内、离体、组织及细胞水平上观察到载体的存在则是直接证据(表1)。但是,这些研究均局限在定性层面,可以回答“有”或“无”的问题,至于各种纳米载体的实际跨胃肠道转运能力,尚无定论,需要借用准确的定量工具对血液、组织及器官中的纳米载体进行量化,以更好的评估口服靶向递送的潜力。


表1. 微/纳米载体跨上皮转运至胃肠道外远端组织器官的直接证据(部分)



尽管载体能够被完整地口服吸收,其吸收机制尚存在争议。一般而言,载体可以通过M细胞途径、跨细胞途径和细胞旁途径穿过小肠上皮[2]。但是,由于缺乏可行的方法去区别每条途径,它们各自对载体转运的贡献仍然难以确定。M细胞途径鉴于其高转胞吞效率,一直以来被视为载体跨小肠上皮转运的主力,但是其数量的有限性也制约着该途径的总体贡献[3]。与之相反,跨细胞途径中的肠上皮细胞因为数量丰富,所以在载体转运中的贡献也不容忽视。然而,这类细胞“易胞吞难胞吐”的问题是载体经跨细胞途径转运的主要限制因素[4]。此外,由于细胞间隙有限,只有非常小的载体可以通过细胞旁途径转运,但是其实际可转运的粒径范围,尤其是粒径上限尚未确定。不同于载体经M细胞途径的转运已在体内、体外、组织及细胞水平得到全面验证,载体经其他两条途径的转运则更多依赖于细胞层面的验证,还有待于体内实验的进一步探索。

载体经静脉注射后,表面会立即形成蛋白冠。与此相似,载体在胃肠道中也会吸附蛋白质及其他生物分子,形成生物冠,这无疑会影响载体随后的体内命运[5]。截止目前,这一领域的研究相对匮乏,大多局限于对胃肠道蛋白冠的表征及其对载体基本性质的影响方面,而且基本都是在模拟的生物体液中进行的,较少涉及到动物或人体内的实际情况。未来针对胃肠道生物冠的深入研究将有助于优化口服靶向递送载体的设计。

一般而言,跨越肠道上皮的载体可以到达系统循环并随之转运到机体的不同部位。通过调节载体的物理化学性质及表面特征,可以经口服后靶向淋巴系统、单核巨噬系统、肿瘤、炎症部位及其他组织器官,在癌症[6]、炎症[7]、感染[8]等的治疗中表现出一定的应用潜力。尽管口服靶向胃肠道外的远端位点的研究仍处于早期阶段,但是上述颇具鼓舞性的研究结果表明该领域的研究具有巨大的转化潜力。

研究亮点


  1. 对在体、离体、组织、细胞水平上微/纳米载体经口服给药后能够以完整形式吸收的研究证据进行汇总,论证口服靶向递送的可行性;

     

  2. 对微/纳米载体跨越肠道上皮的三条途径,即M细胞途径、跨细胞途径及细胞旁途径,分别进行概述;

     

  3. 关注微/纳米载体摄取进入胃肠道后表面蛋白冠的形成情况,对胃肠道生物冠的研究进行总结归纳;


  4. 对现阶段口服靶向递送系统在疾病治疗方面的应用进行总结。


文章信息


Volume 370, June 2024, Pages 256-276

https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2024.04.047

作者信息



 通讯作者 




吴伟,复旦大学二级教授,主持国家及省部级项目20余项,发表论文300余篇,授权发明专利10余项项,获得新药证书与临床研究批件3件。Pharmaceutics栏目主编;Acta Pharm Sin B执行副主编;Chin Chem Lett、J Drug Deliv Sci Tech、J Biomed Nanotech副主编;AAPS PharmSciTech、Acta Pharm Sin B、Arch Pharm Res、Asian J Pharm Sci、Curr Drug Deliv、Drug Deliv、Heliyon、Int J Pharm、Pharm Res、Processes等期刊编委;Adv Drug Deliv Rev等客座编辑。教育部新世纪优秀人才、上海市优秀学术带头人、上海市曙光学者、上海高校优秀青年教师。中国颗粒学会药物制剂与粒子设计专委会副主任委员、世中联中药药剂学第三、四届理事会副会长、中国医药生物技术学会纳米生物技术委员会常务委员、中国医药教育协会皮肤药学专委会常务委员、上海医药行业协会化妆品专委会常务委员、中国药学会药剂专委会(资深)委员等。

沈顺,研究员,博士生导师,从事药物靶向递送系统研究。主持国家和省部级等科研项目10余项,发表SCI论文60余篇,包括在ACS Nano, Advanced Functional Materials, Advanced Science, Biomaterials等期刊上发表论文多篇。担任Biomaterials Science期刊的Advisory board member和Asian Journal of Pharmaceutical Sciences期刊的青年编委会委员等。



 第一作者 





韩镕泽,复旦大学药学院2022级直博生,主要研究方向为纳米载体的体内命运。



参考资料



  1. C.B. Fox, J. Kim, L.V. Le, C.L. Nemeth, H.D. Chirra, T.A. Desai, Micro/nanofabricated platforms for oral drug delivery, J. Control. Release 219 (2015) 431–444.
  2. M. Yu, Y. Yang, C. Zhu, S. Guo, Y. Gan, Advances in the transepithelial transport of nanoparticles, Drug Discov. Today 21 (2016) 1155–1161.
  3. Y.B. Miao, Y.J. Lin, K.H. Chen, P.K. Luo, S.H. Chuang, Y.T. Yu, H.M. Tai, C. T. Chen, K.J. Lin, H.W. Sung, Engineering Nano- and microparticles as Oral delivery vehicles to promote intestinal lymphatic drug transport, Adv. Mater. 33 (2021) e2104139.
  4. L. Wu, Y. Bai, M. Liu, L. Li, W. Shan, Z. Zhang, Y. Huang, Transport mechanisms of butyrate modified nanoparticles: insight into “easy entry, hard transcytosis” of active targeting system in oral administration, Mol. Pharm. 15 (2018) 4273–4283.
  5. T. Zhang, G. Zhu, B. Lu, Z. Qian, Q. Peng, Protein corona formed in the gastrointestinal tract and its impacts on oral delivery of nanoparticles, Med. Res. Rev. 1835-1850 (2020).
  6. Y. Mao, X. Wang, C. Chen, Q. Zhao, Y. Liu, J. Zhang, S. Wang, Immune-awakening Saccharomyces-inspired nanocarrier for oral target delivery to lymph and tumors, Acta Pharm. Sin. B 12 (2022) 4501–4518.
  7. X. Zhou, X. Zhang, S. Han, Y. Dou, M. Liu, L. Zhang, J. Guo, Q. Shi, G. Gong, R. Wang, J. Hu, X. Li, J. Zhang, Yeast microcapsule-mediated targeted delivery of diverse nanoparticles for imaging and therapy via the oral route, Nano Lett. 17 (2017) 1056–1064.
  8. Y. Tang, S. Wu, J. Lin, L. Cheng, J. Zhou, J. Xie, K. Huang, X. Wang, Y. Yu, Z. Chen, G. Liao, C. Li, Nanoparticles targeted against cryptococcal pneumonia by interactions between chitosan and its peptide ligand, Nano Lett. 18 (2018) 6207–6213

编辑 | 谢明心  


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