一、核酸适配体靶向给药系统

核酸适配体可以与多种药物及载体构建靶向给药系统用于肿瘤靶向治疗。核酸适配体靶向药物递送系统可分为三大类：适配体—药物偶联物（ApDC），适配体—药物共轭系统以及适配体-纳米材料药物递送系统。

二、适配体-药物偶联物细胞摄取、胞内转运及释药机

传统化疗药物的局限性之一是缺乏选择性，这可能导致严重的副作用。柔红霉素和阿霉素（Dox）是临床上用于治疗各种癌症的代表性蒽环类抗生素。然而， 由于药物在所有细胞的双链核酸内非选择性插入，通常会发生严重的副作用。如今，在设计具有靶向性质的修饰的阿霉素方面已经取得了显著的进步。

Huang等人将抗肿瘤药物阿霉素（Dox）与sgc8c以酸不稳定腙键共价连接形成Sgc8c-Dox偶联物，在pH值为4.5–5.5的酸性环境中引发Sgc8c-Dox偶联物裂解，以控制Dox的释放。研究已经证明游离Dox可穿过细胞膜，并且可以通过被动扩散机制被细胞摄取，而后快速转运至细胞核并且易与染色体DNA结合。在15分钟内，用游离Dox处理的细胞已经在细胞核区域显示出强烈的红色荧光，这表明大多数Dox主要在那里积累。通过使用共聚焦显微镜监测Dox的红色荧光来跟踪sgc8c-Dox偶联物的细胞内分布，同时用sgc8c-Dox和Alexa633标记的转铁蛋白（转铁蛋白-Alexa633）孵育细胞。结果表明，孵育30分钟后，大多数sgc8c-Dox与转铁蛋白共定位，1小时后，一些Dox扩散到细胞 质基质中，并且在2小时左右在细胞内均匀分布。正是内体腔的酸性环境使Sgc8c-Dox偶联物中酸不稳定腙键断裂，因此Dox可以快速运输到细胞核并在细 胞核中发挥作用。

甲基澳瑞他汀E（Monomethyl auristatin E, MMAE）通过抑制微管蛋白聚合 而有效抑制有丝分裂，是一种有效的抗癌微管靶向药物。甲基澳瑞他汀F（Monomethyl auristatin F, MMAF）是一种新型的抗有丝分裂澳瑞他汀衍生物， 两种奥瑞他汀药物都是强效微管抑制剂，毒性太大，不能在非偶联状态下使用， 需要与单克隆抗体连接。E3是一种可以特异性识别PSMA的前列腺癌特异性RNA适配体，Gray等人将E3适配体通过5′thiol C6 disulfide与MMAE或MMAF连接形成MMAE-E3或MMAF-E3偶联物。游离MMAE是具有膜渗透性的，而MMAF不具有膜渗透性。MMAE-E3或MMAF-E3偶联物未处于药物释放所需的细胞内条件时，两种药物均不具有膜渗透性。共聚焦显微镜实验证实， E3通过活性受体介导的内吞作用进入前列腺癌细胞，在溶酶体中积累，溶酶体蛋白酶组织蛋白酶B切断偶联物中起连接作用的缬氨酸-瓜氨酸部分，释放游离MMAE，游离MMAE可以自由地扩散穿过溶酶体膜到达药物在细胞质中的作用位点，通过结合微管蛋白并引起细胞凋亡起作用。由于MMAF不具有膜渗 透性，其从溶酶体中的释放取决于偶联物的降解和最终逃逸。结果表明，MMAE-E3和MMAF-E3药物偶联物都可以有效杀死前列腺癌细胞，而不会影响正常前列腺细胞的活力。MMAF-E3显著抑制小鼠前列腺肿瘤的生长并延长了小鼠的存活时间。

三、金纳米粒修饰核酸适配体靶向递药细胞摄取、胞内转运及释药机理

金纳米粒（AuNPs）因其众多的优点而作为药物递送载体在生物医学中广泛使用。首先，AuNPs已被证明本质上是惰性的，无毒的且具有良好的生物相容性。其次，AuNPs具有优良的表面改性作用，可用于适配体修饰，并且所得的AuNPs具有适配体的亲和力和特异性。最后，AuNPs可以将药物运输到细胞中并进入细胞，而不会破坏活性分子的结构稳定性。

核素是一种主要存在于核仁中的蛋白质，参与核糖体的成熟，然而在癌变或肿瘤部位细胞表面异常表达，它促进癌症增殖信号分子的结合。特异性靶向核素的DNA适配体（AS1411）由26-mer寡核苷酸组成。壳聚糖及其衍生物基生物材料具有独特的性质，如无毒，可粘附粘膜，可生物降解和生物相容性好等，此外，壳聚糖是一种对pH敏感的聚合物，可溶于酸性pH (pKa ≤ 6.4)。，基于此，Sathiyaseelan等人开发了由生物合成的金纳米颗粒（Au NPs），壳聚糖（Chitosan, CS）与适配体（Apt）组成的pH和过表达核素受体响应纳米药物递送系统（nano-drug delivery system, nDDS），以递送5-氟尿嘧啶（5FU）和阿霉素（Dox）即Apt-Dox-CS-Au-5FU NPs。用于改善胶质母细胞瘤治疗。在pH=5.4的条件下，酸性环境诱导CS中-NH质子化，5FU和Dox释放曲线与Higuchi模型高度拟合。为了评价适配体功能化纳米颗粒被细胞摄入的效率，用胶质母细胞瘤细胞系LN229细胞处理5′6-FAM标记的Apt-Dox-CS-Au-5FU NPs，并用流式细胞术和荧光显微镜下观察，根据荧光强度判断细胞摄入的效率。结果表明，与Dox-CS-Au-5FU NPs处理的细胞（75.47%）和单独Dox处理的细胞（12.17%）相比，Apt-Dox-CS-Au-5FU NPs处理的细胞的荧光强度为97.18%。这说明Apt-Dox-CS-Au-5FU NPs 可快速有效地被胶质母细胞瘤细胞摄入。

球形核酸（Spherical Nucleic Acid, SNA）是一种三维纳米结构，由共价附着在球形纳米颗粒表面的致密功能化和高度定向的寡核苷酸层组成，SNA安全无毒、免疫原性低，并且可穿透多种生物屏障（例如皮肤，血脑屏障和血液-肿瘤屏障）。SNA带高负电荷，但它可以通过受体介导的内吞作用快速地进入各种类型的细胞，而无需辅助转染剂，这使其成为核酸和其他有效负载递送应用的载体。细胞内ATP浓度（1-10mM）远大于细胞外环境（<5μM），并且由于糖酵解增加，许多癌细胞中的ATP水平也明显高于正常组织。

这种独特的现象可用于靶向癌症治疗的ATP响应纳米载体。基于以上原理，Li等人设计了一种新型的DNA编程聚合物SNA（DNA-programmed polymeric SNA, PSNA），它是一种均匀分布在金纳米粒子（AuNPs）上的长串联DNA纳米结构，它由两个短的交替的DNA构建部分（P1和P2）在AuNPs上的固定化捕获探针(CP)引发下，通过supersandwich杂交反应自组装而成。P1含有特异性结合ATP的Ce6标记的适体序列（Ce6-P1-apt），P2是BHQ2标记的P1部分互补DNA，所得到的supersandwich DNA纳米结构（一种长的dsDNA串联体，包含周期性排列的P1和P2重复单元）在不同区域部分杂交，其中dsDNA序列中的GC对为抗癌药物阿霉素（Dox）提供了大量结合位点。靶向核素的AS1411适配体进一步与Ce6和载有Dox的PSNA（Ce6-PSNA-Dox）杂交，形成AS1411功能化 Ce6-PSNA-Dox（Ce6-PSNA-Dox-AS1411）作为治疗的高性能靶向药物转运纳米平台。

结果显示，在与过表达核素的人宫颈癌Hela细胞一起孵育后，Ce6-PSNA-DoxAS1411选择性识别细胞表面上的核素受体，通过受体介导的内吞作用途径可以有效地转入到靶肿瘤细胞中。在细胞内部，ATP与Ce6-P1-apt的更强结合使得P1-P2 dsDNA辅酶解离，导致Ce6-P1-apt和Dox分子通过结构转换从P1-P2 dsDNA 中释放，从而恢复Dox的荧光和细胞毒性，HeLa细胞中的ATP可以诱导细胞内药物释放，起到治疗效果，因Dox的荧光特性还可用于肿瘤成像。核酸适配体-siRNA偶联药物细胞摄取、胞内转运及释药机理RNA干扰（RNAi）策略是一种被广泛用于疾病治疗的技术。然而，单个RNA分子在全身药物递送中可能缺乏选择性和特异性，阻碍了RNAi试剂的治疗转化的广泛应用。

适配体-RNA偶联复合物已被广泛研究用于将生物活性RNA分子（包括小干扰RNA（siRNA），microRNA（miRNA）和短发夹RNA（shRNA））靶向递送到靶组织或靶细胞。Jeong等人开发了与多价适配体-siRNA偶联物结合的抗肿瘤药物用于治疗。首先合成靶向粘蛋白-1（Mucin-1）多价适配体和BCL2特异性siRNA结合的多价适配体-siRNA偶联物，随后通过非共价键结合的方式将蒽环类抗癌药物Dox嵌入多价适配体-siRNA偶联物，形成multivalent Dox–aptamer–siRNA偶联物。通过共聚焦显微镜测定野生型和MDR MCF-7细胞中的Dox摄取效率，结果显示，MDR MCF-7细胞摄入了游离Dox，但MDRMCF-7细胞观察到的Dox量却几乎没有，可以忽略不计，这是由于细胞内Dox通过过表达的P-糖蛋白泵流出。MUC1过表达的MCF-7细胞特异性地摄入多价Apt-siRNA其摄取效率高于一价Apt-siRNA，这可能由于是多价Apt-siRNA对细胞表面的结合亲和力增加或者团簇效应增强了细胞内吞作用。不论是在野生型还是MDR MCF-7细胞，对multivalent Dox–aptamer–siRNA的摄入都比Apt-siRNA更高。这表明纳米载体介导的多价适配体靶向药物递送系统可以通过克服肿瘤细胞药物外排来降低癌细胞中的多药耐药性。

Zhang等人开发了GD2适体（DB99）并构建了GD2-核酸适配体介导的多功能纳米药物（GD2-aptamer-mediated multifunctional nanomedicine , ANM）。ANM通过非共价键方式使适体DB99和神经母细胞瘤特异性MYCN小干扰RNA（siRNA）组装，然后与Dox结合。ANM在体内特异性靶向GD2+肿瘤部位并在其中选择性蓄积，ANM进入细胞后，Dox释放产生治疗作用，同时MYCN-siRNA诱导MYCN沉默，并进一步诱导体内GD2+肿瘤的生长抑制。

四、结语与展望

自20世纪90年代以来，具有高亲和力和特异性靶向能力的适配体已广泛用于靶向药物递送系统。核酸适配体可结合各种药物及载体构建靶向给药系统用于肿瘤靶向治疗，适配体—药物递送系统已被开发成脂质体、胶束、纳米颗粒、肉豆蔻化壳聚糖纳米凝胶、超顺磁性氧化铁纳米颗粒等。纳米颗粒因其低分子量和易吸收而成为适配体—药物递送系统的主要药物制剂。制成纳米颗粒的适配体药物递送系统可以提高药物的载药量并改善药物的物理和化学稳定性。它们还可以加速药物的释放，增强其对靶细胞的吸收和细胞毒性，以提高其疗效。此外，脂质体可以通过封装适配体—药物递送系统来降低药物的毒性并增强药物的稳定性。然而，适配体—药物递送系统的开发仅限于细胞和动物实验，目前尚未投入临床实践。从实验到临床应用的转变仍然是一个巨大的挑战。

此外，科学家还应考虑生产成本、大规模生产技术、患者接受度等因素。此外，传统的适配体SELEX选择程序耗时且工作量大。需要进一步改进CELL-SELEX技术以筛选更多疾病靶标的核酸适配体并提高靶向效率，适配体SELEX可以结合虚拟筛选及分子动力学模拟软件预测适配体结合位点及二级或三级结构，阐明适配体作用方式，丰富其理论基础。尽管核酸适体具有许多优点，但核酸适配体本质是DNA或RNA，易被核酸酶降解，因其分子量较小，易被肾快速清除。因此，若要将核酸适配体的靶向药物递送系统应用于临床，需要对核酸适配体进行改善，提高其在体内的稳定性；研究探讨其进入细胞内的作用机制，在体内的吸收、分布、代谢、排泄过程；根据适配体载药系统中药物性质、适配体及其他组分的性质选择合适且高效的药物剂型的给药方式；建立一系列完整的药物分析与验证方法。

总之，基于适配体的靶向药物递送系统表现出高效的靶向治疗潜力，虽然目前大多数研究还处于基础研究阶段，但相信随着核酸适配体研究的不断深入和SELEX 技术的发展，核酸适配体介导的靶向药物递送系统具有广阔的发展前景。我们期待核酸适配体介导的靶向递药系统在靶向治疗中发挥重要作用。