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阿霉素(doxorubicin,DOX)是一种广谱、强效的蒽环类抗肿瘤药物,对急性白血病、恶性淋巴瘤及多种实体瘤都有很好的疗效,但它又有很强的骨髓抑制、心脏毒性、消化道反应等毒副作用。开发阿霉素的各种新剂型,将阿霉素选择性地释放到肿瘤靶区是一条改善阿霉素的疗效、减少其不良反应的有效途径。阿霉素的大分子前药就是其中一种新剂型,它一般是将阿霉素通过连接基与大分子载体共价偶联,在体内通过水解或酶解控制释放出药物而发挥作用,在载体上修饰靶向基团可以把阿霉素导向特定的组织及细胞。本文用生物相容性良好的合成大分子PHEA(α,β-聚-(2-羟乙基)-L-天冬酰胺)和天然大分子壳聚糖作为载体,将它们修饰后与阿霉素共价偶联,制备了阿霉素的大分子前体药物,对其化学性质、体内外的生物学性质及毒性等进行了评价,具体包括：
⑴制备了琥珀酰化的α,β-聚-(2-羟乙基)-L-天冬酰胺,即PHEA-suc,分子量为33 kDa,琥珀酰化度为43％(mol/mol),,然后将PHEA-sac用乳糖酸修饰,得到Gal-PHEA-suc,半乳糖基化度为7.6％(mol/mol)。PHEA-suc和Gal-PHEA-suc保留了PHEA的优良水溶性,体外细胞毒性分析表明,它们对HeLa和HepG2细胞生长的抑制作用很小,在浓度低于500μg/ml时没有抑制作用。分别用FITC标记PHEA-suc和Gal-PHEA-suc,初步考察了PHEA-suc和Gal-PHEA-suc在正常小鼠和S180荷瘤小鼠体内的分布。Gal-PHEA-suc比PHEA-suc在肝内的分布提高了,两者在肿瘤内都有很好的蓄积作用。
⑵将阿霉素分别与PHEA-suc和Gal-PHEA-suc共价偶联,得到PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX两种大分子前药,它们的阿霉素接入率分别是11.6％和9.7％。PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX在pH5.5和pH7.4两种缓冲溶液中水解,可以持续缓慢地释放药物。细胞毒性实验表明,PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX对HeLa和HepG2的抑制作用都随时间的延长或剂量的增大而增加,由于药物从偶联物中的释放需要一个过程,它们的细胞毒性低于游离阿霉素。DOX,PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX对HeLa的IC50分别是2.6μg/ml,6.9μg/ml和15.9μg/ml;对HepG2的IC50分别是9.8μg/ml,37.9μg/ml和24.4μg/ml。体内分布实验显示,偶联物在肿瘤内被动蓄积,Gal-PHEA-DOX更显示出肝脏特异性。体内药效实验表明,PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX对小鼠S180皮下实体瘤和小鼠S180腹水瘤有很好的抑制作用,能明显延长小鼠的平均存活时间。药物的抑瘤作用与肿瘤的类型,给药的时间、方式以及剂量等都有关系。S180实体瘤接种第二天静脉注射10 mg/kg(DOX eq.)的药物,偶联物对肿瘤的抑制作用比阿霉素略低,DOX,PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX的抑瘤率分别为60％,47％和46％,但小鼠的生命延长率增大了,分别为26.9％、31.8％和38.7％;S180实体瘤形成后瘤内注射5 mg/kg(DOX eq.)的药物,偶联物比阿霉素的肿瘤抑制作用更明显,DOX,PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX的肿瘤抑制率分别为41％,52％和47％,DOX和对照组的平均生存期接近,而PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX的生命延长率为30.1％和17.0％;S180实体瘤形成后腹腔注射药物,DOX剂量为15 mg/kg,提高阿霉素偶联物的剂量至28 mg/kg(DOX eq.),偶联物比阿霉素对S180的抑瘤活性提高的多,DOX,PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX的抑瘤率分别为17.1％,53.3％和43.3％;在S180腹水瘤模型建立四天后腹腔给药,DOX剂量为15 mg/kg,提高阿霉素偶联物的剂量至28mg/kg(DOX eq.),阿霉素组很快死亡,偶联物比阿霉素大大延长了小鼠的平均生命,抑制了腹水的生长,PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX组的小鼠长期存活率分别为50％和75％。由于考察的肿瘤模型处于皮下或腹腔内,而PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX的主要区别在于肝脏特异性,二者的抑瘤活性没有表现出明显的差异。一次性对正常ICR小鼠腹腔注射DOX、PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX,剂量范围为6-77.3 mg/kg(DOX eq.),从小鼠体重变化、生存率、心电图、血常规、心肝肾酶学指标及心肌病理组织切片等多方面考察了各种药物对小鼠的急性和亚急性毒性。根据各项指标分析可见,PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX对小鼠的心脏、肝脏、骨髓等各方面的毒副作用明显比DOX降低了,它们在剂量达27.7-46.3 mg/kg时对心、肝等产生了毒副作用,但没有死亡现象,而DOX剂量为10 mg/kg时毒副作用就比较明显了,并且有小鼠因急性毒性而死亡。初步推测,为了提高PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX的疗效,可以将它们的给药剂量提高到DOX的3倍左右。综上所述,PHEA-DOX和Gal-PHEA-DOX水溶性好,性质稳定,都具有肿瘤靶向性,Gal-PHEA-DOX还具有肝靶向性,它们保持甚至加强了阿霉素的抗肿瘤活性,提高了疗效,降低了毒副作用,是具有前景的阿霉素新剂型。
⑶将壳聚糖用琥珀酸酐修饰后与阿霉素偶联,制得的Chi-DOX可以在pH5.5和pH7.4两种缓冲溶液中缓慢释药,体外细胞毒性实验表明,Chi-DOX对HeLa、HepG2、QGY-7703和L02都有抑制作用,但因为阿霉素从Chi-DOX释放出来较慢,它的细胞毒性低于DOX。将Chi-DOX与DNA复合得到DNA/Chi-DOX纳米颗粒,它在体内外的行为和分布也发生了相应的变化,在血液和肝中的分布都比Chi-DOX更多,在肿瘤中也有显著的的蓄积作用,这些结果显示,DNA/Chi-DOX也可能发展成阿霉素的新型的纳米剂型。