化疗药物也能做成眼药水?抗眼内肿瘤转移能力更强!

撰文 | 江宽 责编 | 周叶斌

视网膜母细胞瘤(Retinoblastoma,Rb)是儿童最常见的眼内恶性肿瘤,全球发病率约为1/15000~1/20000,每年新增新生儿病例约9000例。视网膜母细胞瘤化疗方面的进展大幅提高了患儿的保眼率与生存率,常用治疗用药是美法仑。由于眼球具有特殊的保护机制,玻璃体内也没有血管结构,目前视网膜母细胞瘤的美法仑化疗方案是每周或每两周通过玻璃体内直接注射,以便在视网膜与玻璃体达到足够的药物浓度。

但这种眼内化疗的给药方式比较复杂,需要有较好的医疗资源以及专业医师才能实现。这在很多发展中国家难以做到,而且这种创伤性的局部给药也有一定风险。除严重影响视力外,视网膜母细胞瘤中晚期易发生眼外转移,如转移入脑致死率极高。发展中国家的患儿也更难做到早发现早治疗。综合这些因素,视网膜母细胞瘤仍然带来了严重的社会和家庭负担。因此,针对这种眼内恶性肿瘤,更安全、有效的治疗,特别是抗转移治疗,仍是亟待解决的临床问题。如果能够通过简单、方便的滴眼给药方式实现对眼底疾病的有效治疗,将极大改善患者,特别是婴幼儿患者的依从性和安全性。

2022年4月1日,复旦大学魏刚、占昌友团队在Biomaterials联合在线发表题为Topical instillation of cell-penetrating peptide-conjugated melphalan blocks metastases of retinoblastoma的研究,首次报道了一种穿膜肽-美法仑共价偶联物滴眼剂用于视网膜母细胞瘤治疗,可通过滴眼给药达到与玻璃体内注射给药相当的抑瘤效果,并且借助滴眼给药 “由外向内”的包围式药物吸收方式,实现了高效抗眼内肿瘤转移效果,明显优于玻璃体内注射给药。

基于团队前期针对穿膜肽Penetratin进行结构改造得到的高效眼部渗透肽Q8W, N9WPenetratin (89WP),采用多肽固相合成技术成功构建了多肽89WP与抗视网膜母细胞瘤药物美法仑 (Melphalan) 的共价偶联物(89WP-Mel)。

89WP-Mel分子结构及溶解度

由于美法仑疏水性强,市售制剂中需添加丙二醇、乙醇等作为助溶剂,长期眼部应用存在一定安全隐患,而亲水性多肽89WP与美法仑偶联后可大幅改善其在水中的溶解度,达到原型药物的5000倍以上。作为滴眼剂,该偶联物无需使用原型药物制剂中的多种有机溶剂助溶,降低了可能产生的眼部刺激性等风险。

在一个视网膜母细胞瘤小鼠模型中,研究人员比较了美法仑的滴眼给药、玻璃体内注射与89WP-Mel滴眼给药,发现89WP-Mel滴眼给药可达到与玻璃体内注射美法仑 (包括高剂量冲击治疗和高频次维持治疗) 相当的抗眼内肿瘤增殖效果。

89WP-Mel滴眼剂抑瘤效果(标尺,0.5 mm)

虽然实验显示玻璃体内注射美法仑的肿瘤抑制效果与89WP-Mel滴眼给药类似,但研究人员发现注射美法仑组小鼠有较多意外死亡。结合脑免疫组化切片结果,证实小鼠死亡原因为眼内肿瘤发生脑转移。进一步的研究表明,相较于注射组,滴眼组小鼠眼内肿瘤脑转移的比例更低,存活率也较注射组有显著提高。

眼内肿瘤发生脑转移(棕色区域)及各给药组小鼠脑转移情况(标尺,1 mm)

那89WP-Mel在眼球中是如何分布的呢?通过多维度的体外评价证实,相比于游离小分子,多肽共价偶联物穿透眼组织的能力显著增强。以对离体兔眼巩膜透过能力为例,共价偶联物的表观透过系数是对应小分子的7倍以上。以荧光探针为示踪剂,经滴眼给药,共价偶联物在小鼠眼内分布显著增加,且主要分布于眼后段,而在眼前段的角膜中分布较少,结合共价偶联物对离体兔眼巩膜透过能力显著优于角膜的结果,证实其主要通过眼后段巩膜途径吸收到达眼底。

多肽共价偶联物对离体兔角膜、巩膜透过及滴眼后眼组织分布行为。

细胞水平及在体安全性评价结果表明,共价偶联物89WP-Mel对正常眼部细胞安全性良好,长期滴眼后未见眼组织或脏器毒性,同时也不会产生骨髓抑制等副反应。

综上所述,采用多肽共价偶联策略,这项研究首次实现了化疗药物滴眼剂用于眼内肿瘤的安全、有效治疗,且借助于“由外向内”的包围式药物吸收方式,滴眼剂相比于玻璃体内注射给药展现出独特的抗眼内肿瘤转移优势,为视网膜母细胞瘤患儿提供了无创治疗的新策略。此外,多肽共价偶联策略也被证实可以促进不同亲水性、疏水性小分子的眼后段递送,有望实现多种眼科小分子药物的高效眼部吸收。

不同给药途径眼部药物吸收方式比较。滴眼剂:由外向内的包围式吸收;注射剂:由内向外的追逐式扩散。

本文第一作者为复旦大学基础医学院的博士后江宽,复旦大学药学院魏刚教授和基础医学院占昌友研究员为该文章的共同通讯作者。

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