综述:雷公藤甲素抗癌研究进展:作用机制、结构修饰、纳米递送系统与临床挑战

时间:2026年5月27日
来源:Drug Design, Development and Therapy

编辑推荐:

雷公藤甲素(Triptolide)是一种来源于传统中药的生物活性二萜内酯类化合物,具有显著的抗肿瘤、免疫抑制及抗炎特性。然而,其临床应用受到溶解性差、治疗窗狭窄及多器官毒性等因素的严重制约。为应对上述问题,研究人员已在提高其疗效与安全性方面开展了大量工作。本综

广告
   X   

雷公藤甲素(Triptolide)是一种来源于传统中药的生物活性二萜内酯类化合物,具有显著的抗肿瘤、免疫抑制及抗炎特性。然而,其临床应用受到溶解性差、治疗窗狭窄及多器官毒性等因素的严重制约。为应对上述问题,研究人员已在提高其疗效与安全性方面开展了大量工作。本综述系统梳理了雷公藤甲素研究的最新进展,涵盖其作用机制、衍生物设计、药物递送系统及其在肿瘤治疗中的具体应用,并评估了其在胰腺癌、乳腺癌及卵巢癌中的临床潜力,探讨了现存挑战,提出了未来研究方向以加速临床转化。本文以叙述性综述形式总结了雷公藤甲素在药理活性、结构修饰及纳米递送系统方面的研究进展。文献检索于PubMed和Web of Science数据库进行,采用"Triptolide"、"pharmacological activity"、"structural modification"及"nanodelivery"等关键词并结合布尔逻辑运算符,检索时限为数据库建库至2026年3月。纳入标准为:与雷公藤甲素药理活性、结构修饰或纳米递送系统相关的原始研究论文,以英文或中文发表的同行评审期刊文章。排除标准为:重复发表、会议摘要、学位论文及预印本,以及与主题无关的文章。文献筛选由两名研究者独立进行,分歧通过讨论或咨询第三名研究者解决。本综述最终纳入158篇文献。
**一、分子机制与信号通路调控**

**(一)诱导细胞凋亡**

**1.转录抑制**

全局转录抑制是雷公藤甲素发挥作用的主要机制。XPB是转录因子IIH(TFIIH)复合物的DNA解旋酶亚基,参与RNA聚合酶II(Pol II)调控的转录起始及核苷酸切除修复(NER)。雷公藤甲素通过共价结合不可逆地抑制XPB的ATP酶活性,进而引发RNA聚合酶II最大亚基Rpb1的磷酸化与泛素化,最终导致其降解。该级联反应引起基因转录和NER的全局抑制,其中短寿命癌蛋白(如c-Myc)及细胞周期蛋白尤为受到影响。

**2.线粒体途径凋亡**

线粒体是凋亡调控的核心。Bax转位至线粒体后,细胞色素c(Cyto c)的释放触发了线粒体凋亡途径中的关键步骤——凋亡小体形成。p53是PI3K的下游效应分子,Bax/Bcl-2受p53直接调控。雷公藤甲素抑制p53的泛素化降解,从而上调Bax并下调Bcl-2/Mcl-1,诱导促凋亡转变并导致线粒体膜电位丧失,进而释放Cyto c激活Caspase级联反应,最终完成凋亡过程。研究表明,在MDA-MB-231乳腺癌细胞中,雷公藤甲素处理可使Caspase-3表达量增加4倍,并诱导细胞皱缩、染色质凝集及核碎裂等典型凋亡形态学改变。

雷公藤甲素不仅通过直接激活Caspase途径促进凋亡,还可间接解除其他因素对Caspase的抑制。在顺铂耐药卵巢癌SKOV3/DDP细胞的研究中,雷公藤甲素通过显著增加Smac蛋白表达并降低Survivin、VEGF及MMP-2等抗凋亡蛋白水平,解除对Caspase-3的抑制从而诱导凋亡。另一项研究显示,雷公藤甲素可触发EBNA1的蛋白酶体泛素化降解,进而消除其对Caspase-9途径的抑制作用。

**3.热休克蛋白通路**

热休克蛋白(HSP)在恶性细胞中发挥抗凋亡作用。例如,HSP70通过稳定未折叠蛋白和溶酶体、降低胞质Ca2+水平及促进损伤蛋白修复来抑制凋亡。研究表明,雷公藤甲素可下调肿瘤细胞中HSP70的表达。在MKN28和MKN45胃癌细胞系中,雷公藤甲素通过抑制转录因子Sp1,下调HSP70和HSF1等促存活蛋白从而诱导凋亡。

此外,HSP90的客户蛋白包括细胞增殖与存活的关键调控因子,如受体酪氨酸激酶、亚稳态/突变信号蛋白、转录因子及细胞周期调控因子。抑制HSP90可同时使多种信号通路中的多种癌蛋白失稳。在HeLa细胞中,雷公藤甲素通过HSP90β依赖性途径触发细胞周期阻滞和凋亡。

**4.TNF相关凋亡诱导配体通路**

TNF相关凋亡诱导配体(TRAIL)是一种通过与死亡受体(DRs)结合诱导凋亡的高效细胞因子。雷公藤甲素直接作用于DR5,从而激活Caspase-8介导的凋亡信号级联反应诱导细胞凋亡。支持该机制的一项胰腺癌MIA PaCa-2细胞研究报告称,雷公藤甲素处理后DR5表达量较未处理细胞增加6倍。

**5.Fas通路**

Fas信号通路是生理性凋亡调控的核心,与多种恶性肿瘤及免疫疾病的发病机制相关。雷公藤甲素直接靶向Fas受体,激活Fas相关死亡结构域(FADD)/Caspase-8级联反应,导致前体Caspase-8切割为其活性形式Caspase-8,从而启动凋亡。HepaRG细胞研究表明,雷公藤甲素以剂量依赖性方式上调Fas和Caspase-8的蛋白表达水平。

**6.铜死亡通路**

铜死亡是一种铜依赖性细胞死亡形式。雷公藤甲素可通过破坏铜稳态诱导铜死亡从而发挥抗癌作用。与其他作用于微管(如紫杉醇)或离子通道(如银杏内酯)的二萜类化合物相比,雷公藤甲素并非通过普通化学螯合或非特异性应激,而是通过靶向特定铜外排蛋白实现细胞铜稳态的精准高效破坏。其机制涉及下调X连锁凋亡抑制蛋白(XIAP),从而稳定铜代谢MURR1结构域包含蛋白1(COMMD1),积累的COMMD1继而抑制铜转运蛋白ATP7A/B,损害铜外排,导致细胞内铜蓄积并最终触发癌细胞凋亡。

**7.NF-κB通路**

NF-κB在多种癌症中组成性激活,通过上调抗凋亡基因和VEGF、诱导上皮-间质转化(EMT)等多种机制驱动肿瘤进展。雷公藤甲素通过阻断p65磷酸化抑制NF-κB。例如,在胶质瘤研究中,雷公藤甲素通过抑制NF-κB通路激活氧化应激从而诱导凋亡。

**(二)细胞周期阻滞**

磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt信号轴是雷公藤甲素发挥肿瘤细胞抑制作用的关键通路。

肿瘤抑制基因是细胞周期和凋亡的重要调控因子,其抑制或缺失常引发肿瘤细胞增殖失控。磷酸酶与张力蛋白同源物(PTEN)和p53分别是PI3K通路的上游和下游调控因子。大多数癌症存在PTEN或p53相关基因突变,显著降低这些肿瘤抑制因子的表达。

PTEN位于PI3K通路上游。在白血病研究中,雷公藤甲素处理显著增强PTEN的表达和活性,该效应归因于对miR-190的抑制。miR-190a-3p可结合并使PTEN失活。雷公藤甲素下调砷抗性蛋白2(Ars2),破坏Ars2-CBP80/CBP20-Drosha复合物相互作用,抑制初级miR-190a-3p(pri-miR-190a-3p)加工为成熟形式,由此miR-190a-3p的下调使其靶基因PTEN上调,最终导致细胞阻滞于G1期。

p53作为PI3K通路的下游效应分子,其活性主要受抑制因子小鼠双分钟2(MDM2)调控。雷公藤甲素激活RPL23-MDM2-p53通路:核糖体应激下,核糖体蛋白L23(RPL23)释放并结合MDM2,竞争性抑制MDM2介导的p53泛素化降解从而稳定p53。此外,雷公藤甲素下调Akt表达并损害Akt增强的MDM2泛素化促进功能,进一步促进p53稳定。稳定的p53被激活后发挥两方面关键功能:上调PUMA和Caspases-3/9等促凋亡因子,同时下调抗凋亡蛋白Bcl-2,从而诱导凋亡;同时上调细胞周期抑制因子p21,诱导细胞阻滞于G2/M期。在MCF-7和MDA-MB-468乳腺癌细胞中,雷公藤甲素以剂量依赖性方式降低MDM2水平。

此外,雷公藤甲素还被证实可调控PI3K/Akt/mTOR、p38、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)及Foxo3a等关键通路,促进保护性自噬和凋亡,最终降低癌细胞活力。在抑制转移方面,雷公藤甲素通过阻断PI3K/Akt/mTOR信号通路活化,下调血管内皮生长因子(VEGF)及其相关标志物CD31和CD105的表达,从而抑制内皮细胞的增殖、迁移和血管生成。

**(三)抑制细胞转移**

**1.EMT通路**

雷公藤甲素减弱EMT,通过上调E-钙黏蛋白(E-cadherin)并下调波形蛋白(Vimentin)和Snail,诱导细胞向上皮表型转变,从而抑制肿瘤细胞的转移潜能。

**2.甲状旁腺激素相关蛋白-RANK通路**

骨转移是晚期乳腺癌最常见的骨骼事件,严重影响患者生活质量和生存。为应对这一并发症,雷公藤甲素主要通过两种机制发挥作用:抑制肿瘤分泌因子(如TNF-α和IL-6)对破骨细胞分化的刺激作用;以及直接与甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)结合,阻断PTHrP-RANKL轴,从而抑制成骨细胞被肿瘤诱导的RANKL过度产生。这种双重作用打破了"肿瘤-骨破坏"的恶性循环,使雷公藤甲素成为治疗骨转移的候选药物。

**二、雷公藤甲素的毒性**

雷公藤甲素的毒性是其临床转化的主要瓶颈,特征为多器官/系统损伤和治疗窗狭窄。急性毒性数据显示,小鼠静脉和腹腔给药的LD50分别约为0.8和0.9 mg/kg,大鼠口服LD50约为1.19 mg/kg。

雷公藤甲素可导致多器官毒性,几乎所有主要器官系统均是其作用靶点。心脏毒性表现为心肌酶升高、心电图异常(如ST段改变、T波高尖)、心动过缓及心肌组织损伤。肝肾毒性是其主要剂量限制性毒性之一,可导致肝细胞损伤、凋亡及肝肾功能损害。生殖毒性同样值得关注,雄性可致生精障碍、附睾功能障碍和不育;雌性可影响卵巢功能,导致月经紊乱甚至闭经。此外,雷公藤甲素还可引起消化系统毒性、免疫系统毒性(如脾脏损伤)、耳毒性及血液学毒性(如骨髓抑制)。

雷公藤甲素的毒性源于多因素多通路的相互作用。其核心毒性分子机制在于非选择性抑制TFIIH的XPB亚基,导致RNA聚合酶II功能障碍和全局转录抑制,进而触发多种细胞死亡通路。此外,雷公藤甲素诱导大量活性氧(ROS)产生并直接损害线粒体功能,这是肝毒性及其他器官损伤的核心机制之一。同时,雷公藤甲素可诱导多种程序性细胞死亡形式,包括凋亡、自噬、坏死性凋亡、焦亡、铁死亡和铜死亡,这些死亡途径在不同器官的毒性中发挥不同作用。

针对其高毒性,目前的缓解策略主要包括结构修饰(如水溶性前药Minnelide)和新型纳米递送系统的开发。

**三、药物结构与衍生物**

**(一)雷公藤甲素的构效关系**

雷公藤甲素具有独特的松香烷型二萜骨架,由三个六元环(A、B、C环)和一个五元内酯环(D环)组成"6-6-6-5"稠环体系。基于数十年的结构修饰研究,雷公藤甲素的构效关系已逐渐明晰,为低毒高活性衍生物的设计提供了明确指导。

A环:C-2位取代会降低生物活性并增加毒性。C-2位引入的取代基阻碍肝脏细胞色素P450酶对该位点的正常氧化代谢,导致系统暴露量增加和半衰期延长;同时干扰C-18羰基与靶点的结合,从而降低活性。在C-5位引入羟基等适当功能基团可显著降低毒性,同时保留免疫抑制和抗癌活性。

B环:雷公藤甲素的环氧基团与其活性密切相关。打开C-7和C-8之间的环氧基团会显著降低雷公藤甲素的生物活性。

C环:雷公藤甲素的结构修饰主要集中于C环。C-14 β-OH是重要的修饰位点,其β构型对于维持强效抗癌活性至关重要。将该羟基氧化为酮或乙酰化会大幅降低抗炎和免疫抑制活性,因此该位点的修饰主要为酯化,常连接水溶性基团以改善溶解度,或与靶向性大分子偶联以实现肿瘤细胞靶向。当C-14羟基被氟原子取代时,所得化合物也表现出强抗癌活性。C-12和C-13位的α-环氧基团是雷公藤甲素生物活性的关键组成部分,也是另一主要结构修饰位点。在C-12位引入羟基仅得到具有显著抗炎活性的化合物,而引入氯原子则可显著降低毒性。当C-12和C-13之间的环氧环被打开时,化合物失去抗癌和免疫抑制活性,仅保留抗炎效应。

D环:雷公藤甲素D环的内酯环是其生物活性的必需结构,任何破坏或打开该环的结构修饰都会导致抗炎、免疫抑制和抗肿瘤活性的完全丧失。只有保留内酯环,衍生物才能维持与靶蛋白共价结合的能力。

在上述构效关系指导下,可设计毒性更低、疗效更高、治疗窗更宽的雷公藤甲素衍生物,从而增强其转化潜力。

**(二)雷公藤甲素结构修饰研究**

雷公藤甲素的严重毒性和不利药代动力学特征仍是其临床应用的主要限制。结构修饰是提升其安全性的直接有效策略。通过改变特定功能基团,例如引入大极性取代基或肿瘤靶向基序,可在保留生物活性的同时显著降低毒性并提高肿瘤细胞靶向性。

C-14-OH酯化:C-14-OH的β构型对于维持雷公藤甲素强效抗癌活性至关重要。基于这一原则,结构修饰长期聚焦于C-14-OH基团。PG490-88(又称F60008)是曾极具前景的水溶性前药,在细胞和动物模型中显示出较雷公藤甲素更强的生物活性和显著降低的肝肾毒性,单药即可诱导肺癌和结肠癌异种移植瘤消退。尽管其已进入I期临床试验,但结果不尽人意。PG490-88在血浆中被酯酶转化为雷公藤甲素,但具体酯酶不明,且由于患者间血浆酯酶活性差异,转化程度不可预测,个体间转化率差异高达3倍,加之转化过程缓慢且不完全。这种不可预测且不可控的药代动力学特征导致试验中两名患者死亡,研究随后中止。

G-2是以γ-羟基丁酸为连接子、通过糖苷键偶联葡萄糖的雷公藤甲素前药。该结构避免了与先前临床死亡相关的有毒中间体F60008的释放,同时显著改善水溶性和稳定性,在人血清中72小时不降解。G-2对癌细胞的选择性增强,在恶性细胞系(PC3、MDA-MB-231)中的IC50值显著低于正常细胞(2.52-6.88 μg/mL)。由于快速代谢肿瘤中常见的缺氧微环境上调癌细胞表面GLUT-1表达,G-2在1% O2条件下对PC3细胞的效力提高5倍,而多柔比星的效力下降。在前列腺癌模型中,G-2的治疗特性显著改善:小鼠最大耐受剂量从母体药物的0.2 mg/kg提高至1 mg/kg,且停药后抗肿瘤效应持续时间更长。

研究人员还开发了一系列六种植位异构体的雷公藤甲素-葡萄糖偶联物,靶向葡萄糖转运蛋白1(Glut-1)。其中,TG2通过将雷公藤甲素与D-葡萄糖C-2-OH位点偶联而成,对肿瘤细胞的细胞毒性最强、对非肿瘤细胞毒性最低,治疗指数达到雷公藤甲素的5.7倍。体内研究证实TG2具有优于母体化合物的抗肿瘤疗效,且即使肿瘤抑制率超过90%也未观察到不良反应。

利用肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)可吞噬大量纳米材料并将纳米载体转运至缺氧肿瘤区域从而促进药物在靶点蓄积的机制,研究人员设计了第四代羟基末端PAMAM树枝状大分子(G4-OH)雷公藤甲素递送系统靶向TAMs。该系统将雷公藤甲素C-14-β-OH酯化叠氮-PEG6-酸,再通过CuAAC点击化学与炔基修饰的树枝状大分子(D-hexyne)偶联形成D-Trip偶联物。D-Trip的水溶性较游离雷公藤甲素提高500倍,其小粒径和近中性Zeta电位促进血脑屏障穿透和肾脏清除。D-Trip在生理pH下稳定但在模拟肿瘤微环境条件下持续释放。值得注意的是,D-Trip对IFN-γ激活的小胶质细胞(TAM模型)的IC50为88.1 μg/mL,显著低于游离雷公藤甲素。在原位胶质母细胞瘤小鼠模型中,D-Trip(0.5 mg/kg/天)将肿瘤负荷降低至脑总质量的12%,显著低于游离药物组(20%)和对照组(35%),同时明显缓解游离雷公藤甲素诱导的注射部位炎症、肝坏死/脂肪变性及心肌纤维化等毒性。

CX-23是首个经NAD(P)H醌氧化还原酶1(NQO1)激活的抗肝癌前药候选物,于C-14-OH基团进行羧基化修饰的水溶性前药。与正常组织相比,NQO1在包括乳腺、结肠、宫颈、肺和胰腺等多种癌症中过表达,是有价值的肿瘤特异性药物激活酶。CX-23显著降低对正常细胞的毒性,特别是肾毒性,同时保留雷公藤甲素的强效抗肿瘤活性。其在体外无活性,需经肿瘤细胞内NQO1酶促还原激活。在NAD(P)H存在下,NQO1将CX-23转化为活性代谢物雷公藤甲素和副产物CX-21。此外,CX-23在人血浆和肝微粒体中表现出优异的稳定性,抵抗羧酸酯酶水解和CYP450酶系统代谢。在HepG2异种移植裸鼠模型中,腹腔给予等摩尔剂量的CX-23表现出与雷公藤甲素相当的抗肿瘤效果,且肌酐和血尿素氮水平显著低于雷公藤甲素组,表明有效缓解肾毒性。

抗体药物偶联物(ADCs)由肿瘤靶向单克隆抗体通过特异性设计的化学连接子与细胞毒性载荷偶联而成,三者协同作用将强效细胞毒剂选择性递送至肿瘤细胞内释放起效。与传统药物递送方式相比,ADCs具有多重优势:单克隆抗体特异性识别肿瘤细胞表面抗原,实现药物在肿瘤组织的精准富集并显著降低脱靶毒性;与大分子亲水性抗体偶联限制了细胞毒性载荷的抗原非依赖性摄取,有助于拓宽治疗窗。Cet-TPL是将雷公藤甲素C-14-OH与抗EGFR单克隆抗体西妥昔单抗(Cet)偶联形成的ADC,通过Cet与癌细胞高表达的EGFR结合触发受体介导的内吞实现精准靶向。Cet-TPL显著抑制EGFR过表达细胞(如A549和H1299肺癌细胞、UM-SCC6头颈癌细胞)的增殖,IC50低至2.5 μg/mL,对西妥昔单抗或雷公藤甲素单药耐药模型仍有效,而对EGFR阴性细胞(H520)或正常肺成纤维细胞(MRC-5)无抑制作用。在A549移植瘤小鼠模型中,Cet-TPL完全抑制EGFR过表达肿瘤生长,疗效优于雷公藤甲素或西妥昔单抗单药,有效剂量为25-50 mg/kg,显著降低毒性并扩大治疗窗。

ADC Y-TRI由人源化抗CD26单克隆抗体YS110通过异双链连接子与雷公藤甲素衍生物(TR-1)共价连接而成。CD26在间皮瘤和白血病等多种恶性肿瘤中过表达,与肿瘤生长相关。Y-TRI在体内外对CD26阳性细胞均表现出强效选择性抗肿瘤活性,无明显毒性,在CD26阳性间皮瘤和白血病细胞系中呈剂量依赖性细胞毒性,IC50约为15-30 μg/mL,但对CD26阴性细胞系毒性极小,且疗效显著优于未偶联的YS110抗体。

尽管EGFR和CD26在多种肿瘤中高表达,但两者在正常组织中也有基础表达水平,这构成了ADC或靶向递送系统"脱靶、在靶"毒性的主要风险。EGFR在皮肤、胃肠道、肝脏和肾小管上皮正常表达,可导致皮疹、腹泻、口腔黏膜炎及肝肾损伤。研究表明,虽然EGFR靶向ADC显示出疗效,但也引发严重输液反应和眼部毒性,表明治疗窗狭窄。CD26在肾小管、肠上皮、活化淋巴细胞和血管内皮中高表达,可能导致肾小管损伤、淋巴细胞减少和胃肠道炎症。即使正常组织表达水平较低,高载荷毒性、连接子不稳定性、正常细胞的非特异性摄取(如FcγRs、FcRn和C型凝集素受体介导的内吞)以及高器官暴露(如肾脏、肝脏)也可放大脱靶毒性。为应对这些风险,设计EGFR/CD26靶向ADC时可采用双特异性ADC、低毒性载荷或前药型载荷来降低脱靶风险;毒理学评估中应纳入皮肤、肾脏和肠道组织的组织病理学检查,并优先采用低剂量、多剂量给药方案。

C-14-OH醚化:Minnelide是14-O-膦酰基甲基雷公藤甲素的二钠盐,为雷公藤甲素的水溶性前药。C-14位引入强电负性和亲水性的膦酸基团使其水溶性从母体化合物的17 μg/mL大幅提升至61 mg/mL。Minnelide本身在体外无活性,必须在体内经碱性磷酸酶转化为活性雷公藤甲素。作为临床开发中最先进的雷公藤甲素衍生物,Minnelide已进入胃肠道癌症的I期试验和胰腺癌的II期试验。

AS-TP是将寡核苷酸适配体AS1411通过酸敏感缩醛键与C-14-OH修饰雷公藤甲素偶联形成的偶联物。利用适配体AS1411与核仁素的结合能力及其被肿瘤细胞内吞的特性,实现雷公藤甲素的靶向递送。该pH敏感适配体-药物偶联物主要通过巨胞饮途径内化并在溶酶体中富集,在三阴性乳腺癌(TNBC)溶酶体的酸性环境中,缩醛键断裂释放活性雷公藤甲素。体外实验中,AS-TP对乳腺癌细胞系panel表现出最强细胞毒性(最低IC50),而对正常乳腺细胞(MCF-10A)毒性最小。体内实验显示,AS-TP在TNBC异种移植瘤中的蓄积量比对照组高11倍且持续超过24小时,实现83.7%的优越肿瘤生长抑制率(TGI),显著超过临床基准药物Eribulin的63% TGI,且在有效剂量下未引起显著体重下降或器官损伤。

C-14碳修饰:LLDT-288是C-14修饰的雷公藤甲素衍生物,具有广谱强效抗肿瘤活性。该化合物对多种肿瘤细胞系(如A549、U251、SK-OV-3、MCF-7)表现出纳摩尔级IC50值,同时对正常细胞毒性低。在PC3异种移植小鼠模型中,口服给药的LLDT-288显示出有前景的治疗效果且全身毒性显著降低。

D环C-19碳修饰:CK21是与传统C-14修饰不同的创新性结构衍生物,在D环C-19位引入C=C双键形成(E)-19-[(1'-苯甲酰氧基-1'-苯基)-亚甲基]-雷公藤甲素。CK21在胰腺癌细胞(AsPC-1、Panc-1)和四种患者来源胰腺肿瘤类器官中保留与雷公藤甲素相当的高效抗癌活性,同时对正常人成纤维细胞毒性极小,仅在浓度≥296 μg/mL时方显效应。机制上,CK21通过抑制X盒结合蛋白(XBP)ATP酶活性并下调NF-κB通路,促进ROS产生并启动线粒体介导的凋亡。体内实验中,CK21每日给药(3 mg/kg)强效缩小皮下AsPC-1和Panc-1肿瘤体积,高达70%的病例实现完全肿瘤消退。在正位移植模型中,CK21不仅显著减小原发肿瘤体积,还抑制转移进展。此外,CK21对已建立的大肿瘤(约900 mm3)仍有效,且在吉西他滨耐药肿瘤中作为单药显示出前景性疗效。

与雷公藤甲素相比,CK21的毒性和副作用显著降低,但存在明显的性别差异性毒性,雌性大鼠敏感性更高:雌性大鼠的最大耐受剂量仅为雄性的一半。这与大鼠CYP450酶系统表达的性别差异相关。雷公藤甲素主要经细胞色素P450 3A系统代谢。CYP3A2在大鼠中表现出明显的性别二态性:它是雄性大鼠的主要CYP3A亚型,但在雌性大鼠中几乎检测不到。在人体中,雷公藤甲素主要由CYP3A4代谢,而CYP3A4的个体差异非常显著,且女性CYP3A4代谢活性通常高于男性。因此,雷公藤甲素及其衍生物临床使用时应根据患者个体情况调整剂量,同时注意联合用药时的潜在药物相互作用。

C-5-H羟基化:(5R)-5-羟基雷公藤甲素(LLDT-8)是C-5位羟基化的雷公藤甲素结构类似物,目前处于I/II期临床试验。其表现出更优的类药性,包括更高溶解度,最显著的是毒性明显降低。LLDT-8的体外细胞毒性较雷公藤甲素低122倍,体内急性毒性低10倍。虽然LLDT-8的研究主要集中于抗炎和免疫抑制活性,但其抗肿瘤效果同样显著。体外研究表明,LLDT-8强效抑制多种人和小鼠癌细胞系(P-388、HL-60、A-549、MKN-28和MCF-7)的生长,IC50值达纳摩尔级。这些发现表明LLDT-8是极具前景的抗癌候选药物。

**四、纳米/微米技术包裹雷公藤甲素**

纳米技术的兴起和纳米/微米级药物载体的设计极大提高了治疗药物的靶向精准性。这些系统具有增强靶向能力、改善细胞内递送以克服耐药性、以及实现持续或可控药物释放等多重优势。为应对雷公藤甲素水溶性差、不稳定和高毒性的问题,已利用多种递送系统(如脂质体、聚合物胶束、纳米粒、微乳和无机材料),这些载体改善其药代动力学特征,从而减少不良反应。

**(一)脂质体**

研究人员将雷公藤甲素C-14-OH与十四烷酸酯化生成高脂溶性前药TPL-LA,继而包裹入脂质体形成TPL-LA-lip。利用增强渗透和滞留(EPR)效应,该制剂在肿瘤组织蓄积并经羧酸酯酶水解释放活性雷公藤甲素。在胰腺癌小鼠模型中,TPL-LA-lip(雷公藤甲素等效剂量0.59 mg/kg)实现的肿瘤抑制率显著高于游离雷公藤甲素或临床衍生物Minnelide,并延长小鼠生存期。此外,TPL-LA-lip的LD50是游离雷公藤甲素的15.7倍,表明安全性大幅提升。

研究人员构建了新型双靶向纳米脂质体FA+TPP-TPL-Lips。该系统利用叶酸(FA)识别肝细胞癌细胞(Huh-7)表面的叶酸受体,而三苯基膦离子(TPP)在线粒体膜电位驱动下实现线粒体内蓄积。治疗研究中,FA+TPP-TPL-Lips实现79.37%的肿瘤抑制率,较游离雷公藤甲素的11.79%显著提高,这由最低的PCNA增殖指数和最高的TUNEL凋亡指数所证实。此外,该制剂未引起小鼠显著体重下降或主要器官病理损伤,表明安全性良好。

**(二)纳米粒**

研究人员开发了新型多功能纳米粒(TPL/NPs),其特征为透明质酸维生素E琥珀酸(HA-VE)外壳介导CD44内吞,聚-β-氨基酯(PBAEss)核心实现pH/还原双响应药物释放。在模拟肿瘤微环境条件下,TPL/NPs对MDA-MB-231细胞的IC50显著降低(4.96-9.5 μg/mL,游离雷公藤甲素为28.02-31.94 μg/mL),诱导更高凋亡率并使细胞周期阻滞于G0/G1期。体内实验中,TPL/NPs(0.4 mg/kg)强效抑制肿瘤生长并将肺转移结节减少89.99%,优于游离雷公藤甲素(55.38%)。此外,TPL/NPs表现出良好的毒理学特性和耐受性,无显著肝肾毒性迹象。

研究人员采用特殊方法构建了含雷公藤甲素的纳米药物递送系统。将靶向EGFR及其下游PI3K/AKT通路的两种天然产物雷公藤甲素和橙皮苷(HSP),通过琥珀酸连接子偶联形成两亲性T-H-EGFR靶向前药(THE),自组装成纳米粒THE NPs。这种基于前药的设计实现了极高的载药量。THE NPs通过EPR效应在肿瘤蓄积,随后在酸性溶酶体环境中释放活性药物。药代动力学研究显示,THE NPs显著延长疏水性雷公藤甲素的血液循环,其曲线下面积(AUC)和半衰期分别达到游离雷公藤甲素的8.96倍和5.4倍。在膀胱癌异种移植模型中,THE NPs组维持最小肿瘤体积,且在急性毒性试验中较对照组无显著不良反应。该工作开创了基于前药的纳米载体新策略,为未来药物递送研究提供了新范式。

**(三)聚合物胶束**

研究人员开发了长效缓释水凝胶C16-N/DIR,通过共组装策略构建。该凝胶提供14天持续药物释放而无突释现象。腹腔给药后,C16-N/DIR在腹腔滞留超过13天并在肝脏实现高而稳定的蓄积,从而显著降低心脏、肺和肾脏暴露。C16-N/DIR治疗产生显著的肿瘤抑制率并显著延长中位生存期。

**(四)微乳**

研究人员将具有抗氧化活性的富勒烯衍生物DSPE-PEG-C60引入自微乳化药物递送系统(SMEDDS),以减轻雷公藤甲素诱导的正常细胞线粒体功能障碍和相关ROS蓄积。所得C60-SMEDDS/雷公藤甲素系统在体外选择性保护正常细胞(L02、GES-1)免受雷公藤甲素细胞毒性,主要通过C60衍生物的强效抗氧化活性清除ROS并保护线粒体功能。重要的是,该系统不影响雷公藤甲素对肿瘤细胞(BEL-7402、HepG2)的细胞毒效力。该工作为开发更安全有效的雷公藤甲素制剂提供了有前景的策略,但目前研究仅限于体外模型,需进一步动物实验验证其体内安全性和降毒机制。

**(五)金属有机框架(MOF)纳米系统**

TPL-TFBF是由研究人员开发的多功能MOF基纳米药物递送系统。该MOF由单宁酸(TA)与Fe3+配位形成,负载抗肿瘤药物雷公藤甲素,并以叶酸(FA)功能化的牛血清白蛋白(BSA)表面修饰实现主动靶向。TPL-TFBF同步诱导铁死亡和焦亡,从而放大免疫原性细胞死亡(ICD)并促进肿瘤细胞凋亡。在黑色素瘤模型中,TPL-TFBF达到与阳性对照相当的肿瘤抑制率,在肺转移模型中则几乎完全抑制转移扩散。该系统为基于细胞死亡通路调控的肿瘤免疫治疗开辟了新途径。

在另一项研究中,研究人员开发了食管癌细胞膜包覆的Zr-MOF纳米系统TPL/siHIF-1α@Zr-MOF@CM,用于共载光敏剂、化疗药物雷公藤甲素和HIF-1α siRNA。该纳米系统表现出pH敏感药物释放和同源性靶向能力。在660 nm激光照射下,Zr-MOF产生大量ROS,雷公藤甲素进一步增强ROS产生,siHIF-1α敲低HIF-1α表达以缓解肿瘤缺氧,从而克服光动力治疗的缺氧诱导限制。体外和体内实验表明,联合激光照射的纳米系统显著抑制食管癌细胞增殖、诱导凋亡,并有效抑制异种移植小鼠模型肿瘤生长,伴随Ki67和HIF-1α下调且无显著毒性。通过放大ROS产生和逆转缺氧,该纳米平台为食管癌光动力联合治疗提供了新策略。

**(六)其他纳米系统**

研究人员以Na2GA合成雷公藤甲素载药固体分散体(Na2GA-TPL)以增强其溶解度和治疗效果。该制剂较游离药物显著增强雷公藤甲素的溶解度和口服生物利用度,表现出更强效力,在MCF-7和HepG2等癌细胞中IC50值显著降低。在HepG2肝癌小鼠模型中,Na2GA-TPL实现64.48%的肿瘤抑制率并显著降低肝毒性。这些结果表明基于Na2GA的固体分散体是有前景的口服雷公藤甲素制剂候选。

肺转移是晚期黑色素瘤患者最常见的转移模式之一,相关死亡率高达70%。然而,包括化疗、靶向治疗和免疫治疗在内的当前治疗方法往往疗效有限。为应对这一挑战,研究人员开发了仿生药物递送系统(Ce6-pTP-CsA),利用肿瘤细胞招募和分解脂肪细胞获取能量的能力。该系统将预先包装的药物(如西妥昔单抗棕榈酸酯和光敏剂Ce6)封装入冷冻冲击脂肪细胞(CsA)以增强肿瘤靶向性。Ce6-pTP-CsA改变了雷公藤甲素的体内分布,心脏和脾脏蓄积极少,肝脏和肾脏浓度显著降低。药代动力学分析显示,其半衰期延长约18倍,AUC值较游离药物增加4倍,表明作用时间显著延长。在模型中,Ce6-pTP-CsA产生最小肿瘤面积,且与对照组相比器官损伤无显著差异。

细胞外囊泡作为天然纳米载体,可将抗癌药物、基因和miRNA靶向递送至肿瘤细胞。基于此概念,研究人员构建了靶向递送系统cRGD-Exo-TPL。他们从人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)中分离外泌体,然后用环肽cRGD修饰以实现靶向递送。cRGD-Exo-TPL系统实现增强的肿瘤靶向性,在肿瘤部位的蓄积量较非靶向Exo-TPL组高2.11倍,循环半衰期也显著延长至27.14小时。体内研究中,cRGD-Exo-TPL实现65.73%的肿瘤抑制率,超过游离雷公藤甲素的44.76%,并将生存期延长至44.5天。重要的是,它避免了游离雷公藤甲素相关的体重下降和肝/肾损伤。该工作为基于细胞外囊泡的靶向纳米药物开发建立了关键范式。

类似地,研究人员开发了靶向仿生药物递送系统TPL-siRC@tHyNPs。该系统将雷公藤甲素、CYP3A4 siRNA和DR5 Exo共同封装入脂质体载体(TPL-siRC@Lip),随后与细胞膜融合,通过DR5受体识别促进靶向药物递送至肿瘤细胞。体内实验表明,TPL-siRC@tHyNPs特异性在肺组织蓄积,有效抑制肺转移性黑色素瘤(PMM)生长,同时在荷瘤小鼠中表现出可忽略的系统毒性。

**五、讨论与未来展望**

雷公藤甲素是当今最具前景的化疗药物之一,在治疗自身免疫性疾病和癌症方面展现出巨大潜力。通过机制研究、结构修饰和先进递送系统,在降低其毒性、改善药代动力学特征方面已取得相当进展,产生了一系列具有临床潜力的雷公藤甲素衍生物和递送平台。然而,尽管临床前和临床研究取得进展,雷公藤甲素类药物的开发仍面临重大挑战。其不利的理化性质和疗效-毒性同源性仍是制剂开发的主要障碍。

结构修饰是改善雷公藤甲素成药性的核心途径之一,旨在提高溶解度、降低毒性、增强靶向性的同时保留药理活性。前药策略是当前研究热点,主要通过酯化、靶向基团偶联和刺激响应性设计三条技术路线推进。通过这些路线设计的众多雷公藤甲素衍生物已有报道,但尚无获批临床使用。关键障碍包括:前药转化效率受个体代谢差异(如CYP3A4活性)影响、靶向递送系统的载药量不足、以及长期毒性数据缺乏。因此,未来结构修饰研究应聚焦于开发兼具高载药量、精准释放和低脱靶效应的新型前药平台,同时加强药代动力学和毒代动力学的系统评价。

纳米技术的引入为克服雷公藤甲素水溶性差、高毒性和快速代谢等瓶颈提供了系统性解决方案。与游离雷公藤甲素相比,纳米制剂可通过被动靶向(EPR效应)和主动靶向(配体修饰)显著提高病灶部位药物浓度,同时降低正常组织暴露。然而,大多数递送系统(如ADC或配体修饰纳米粒)的靶向效率仍然有限,通常仅10-20%,这限制了治疗效果。通过新型配体设计或递送系统优化提高靶向效率仍是关键挑战。未来纳米递送系统研究应聚焦于优化载药量和仿生膜包覆技术,实现多模态成像引导的精准药物递送,以及纳米制剂生产工艺的放大和标准化,以促进临床转化。

雷公藤甲素的临床转化是整个研究链条的最终目标。目前,最有前景的雷公藤甲素衍生物Minnelide已进入临床试验。Minnelide是雷公藤甲素的水溶性前药,已完成I期临床试验,现正进行II期试验以评估其在胰腺癌患者中的疗效。2025年,Minnelide的I期剂量递增试验也在复发/难治性急性髓系白血病(AML)患者中启动,以确定最大耐受剂量和推荐II期剂量。未来临床转化研究应重点推进Minnelide及新型衍生物的后续临床试验,开发基于生物标志物的患者分层策略以实现个体化治疗,以及推动纳米递送系统的临床申报和评价。

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有