独家原创|选择性/靶向性一氧化氮释放策略的研究进展

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专家介绍：张奕华

中国药科大学教授（二级）、博士生导师，原校学位评定委员会、学术委员会、职称评定委员会委员、校新药研究中心负责人；中国药学会药物化学专业委员会委员（2002—2016年）；国家863计划、国家自然科学基金评审专家，国家和江苏省新药评审专家；《中国药科大学学报》副主编，《中国药学年鉴》《药学学报》等杂志编委。1970年毕业于中国药科大学，1981年获硕士学位；1994年于瑞典Lund大学获博士学位；1994-1997年为美国Virginia大学博士后。主要从事心脑血管等重大疾病的创新药物研究，主持近30个国家和省部级项目的研究。在国内外学术期刊上发表论文350多篇，其中药物化学领域顶尖杂志JMC上发表22篇。作为副主编或参编协助彭司勋院士等出版专著和教材8本。作为第一负责人获6本国家新药证书和18项已授权的中国新药发明专利。作为第一完成人获国家医药局科技进步三等奖2项，国家科技成果证书1本和江苏省医药局科技进步二等奖1项。享受国务院的政府特殊津贴。

专家介绍：黄张建

中国药科大学药物科学研究院研究员，博士生导师。2009年博士毕业于中国药科大学药物化学专业，2009—2012年在加拿大艾伯塔（Alberta）大学从事博士后研究，2012年底回到中国药科大学新药研究中心工作。黄张建研究员主要研究方向为气体信使分子一氧化氮相关药物以及心脑血管创新药物研究。近年在药物化学、化学及相关领域杂志Journal of Medicinal Chemistry、Chemical Science、Advanced Materials、Cancer Research、Nano Letter等发表多篇SCI科研论文。主持包括国家自然科学基金优秀青年基金在内的5项国家自然科学基金；重大新药创制科技重大专项子任务1项；先后获得教育部新世纪优秀人才（2013）和江苏省杰出青年基金（2016）；2014年获得中国药学会-施维雅青年药物化学奖。申请中国发明专利15项，已获授权6项，申请PCT专利7项。以主要负责人主持研发的1类抗缺血性脑卒中候选新药已实现成果转化。

正文

选择性/靶向性一氧化氮释放策略的研究进展

[摘要]一氧化氮（NO）作为气体信使和（或）效应分子，在心血管、神经、免疫等系统中发挥重要的生理和病理功能，其相关药物研究已成为医药研究的一个重要方面。鉴于NO广泛的生物活性，利用其产生某种治疗作用的难点在于如何选择性/靶向性地将NO释放至病变部位，发挥其治疗作用的同时抑制或减少其不良反应。针对这一关键科学问题，从局部给药策略、特定条件激活的NO供体分子、NO-纳米递送系统以及抗体-NO偶联等方面，综述选择性/靶向性NO释放策略的研究进展。

一氧化氮（NO）是生命体内一种重要的气体信使分子，具有广泛的生理和病理活性。1998年，Robert Furchgott、Louis Ignarro和Ferid Murad 3位教授因发现NO在心血管系统中的重要作用而获得了诺贝尔生理学或医学奖。NO在人体内多个系统，如心血管系统、免疫系统、中枢神经系统等均发挥着至关重要的作用。在心血管系统中，NO可以松弛平滑肌，舒张血管并增加血流量；在免疫系统的巨噬细胞内，NO与活性氧族（ROS）结合形成过氧亚硝酸盐（ONOO-），杀灭被巨噬细胞吞噬的病原体；在神经系统中，NO作为神经递质参与信号传导。NO的生物活性也具有明显的量效关系，通常生理量、低浓度的NO（pmol·L-1~nmol·L-1）通过经典的NO-sGC-cGMP通路以及蛋白亚硝化修饰途径发挥生理功能，高浓度的NO（mol·L-1~mmol·L-1）通过硝化应激反应产生毒性。因此，利用释放NO产生某种治疗作用的难点在于如何选择性/靶向性地将NO释放至病变部位，发挥其治疗作用的同时抑制或减少其不良反应。针对这一关键科学问题，本文首先介绍了NO和NO供体药物分子，再从局部给药策略、特定条件激活的NO供体分子、NO-纳米递送系统以及抗体NO-偶联等方面综述了选择性/靶向性NO释放策略的研究进展。

1NO和NO供体药物

人体内NO主要是由一氧化氮合酶（NOS）在氧气存在的条件下催化底物L-精氨酸而产生的。NOS有3种亚型，分别为内皮型NOS（eNOS）、神经元型NOS（nNOS）和诱导型NOS（iNOS）。内皮细胞通常以0.05~0.40nmol·min-1·cm-2的流量产生NO，来维持一些必要的生理功能。NO的N外层有5个电子，O外层有6个电子，形成共价键后在分子反键轨道上有一个未成对的电子，因此NO是典型的自由基。NO微溶于水但是和水不反应，这一点可以保证NO在细胞之间自由地穿透。NO的化学性质非常活泼，可以和氧气（O2）、金属离子、ROS、含巯基的小分子或蛋白反应，NO产生后可扩散的范围约在0~500μm，因此，直接利用NO气体产生治疗作用具有较大的操作难度和局限性。NO供体分子是一类能够在体内经酶或非酶作用下释放NO的有机或无机分子，根据其化学结构可分为硝酸酯类（1）、呋咱N-氧化物类（2）、偶氮二醇盐（NONOates）类（3）、S-亚硝基硫醇（RSNOs，4）、三唑-5-亚胺（5）以及金属-NO配合物（6）等几类。在NO供体药物方面，众所周知的NO供体型药物硝酸甘油作为心绞痛急救药，100多年来已挽救了无数的生命；具有类似作用机制的硝普钠、单硝酸异山梨酯以及尼可地尔等也被广泛用于心绞痛、高血压危象、冠心病等心血管疾病的治疗。20世纪后期，吸入NO气体被批准用于治疗新生儿持续性肺动脉高压（PPNH）。进入21世纪以来，NO供体型药物的研究不断取得新的突破。2004年美国FDA批准上市了NO供体型抗心力衰竭药物BiDil（肼苯哒嗪/硝酸异山梨醇酯复方制剂）；2017年又批准上市了NO供体型抗青光眼药物latanoprostene bunod（拉坦前列腺素的硝酸酯衍生物，7）及其滴眼剂；另有多个各类NO供体型药物处于临床前和临床研究阶段，如抗肿瘤药物RRx-001（8）已进入Ⅱ期临床。

NONOates类NO供体在近期受到较多的关注，主要是因其在选择性释放NO方面具有独特的优势。NONOates钠盐在固体状态下较为稳定，但在生理溶液中可以自发快速地释放两分子NO，半衰期（t1/2）从数秒到数分钟不等（化合物9~14）。但是一旦将NONOates的O2位置衍生保护之后，就可以得到稳定的前药（15）。该前药可以在特定的条件下脱除保护基，即可得到游离的NONOates，后者可以快速地释放NO，即实现选择性释放NO的目的（见图1）。另一种研究较多的NO供体是RSNO，其合成需要硫醇与亚硝化剂（例如亚硝酸烷基酯、三氧化二氮、亚硝酸）之间的反应，并且可以通过如热、光和铜离子等多种触发因素从RSNO中产生NO。在众多的RSNO中，有2种相对稳定且最常用于体内临床前研究的化合物，它们分别是S-亚硝基-N-乙酰青霉胺（SNAP，16）和S-亚硝基谷胱甘肽（GSNO，17）。

2通过局部给药方式实现选择性NO释放

吸入给药已被证明是治疗肺部疾病如哮喘、肺动脉高压（PAH）、慢性阻塞性肺病（COPD）等最为有效的方式之一。PAH是一类肺血管阻力增大，肺动脉压力升高，最终导致右心衰竭甚至死亡的恶性进展性疾病。近年来，随着对PAH发病机制的深入研究和相应的治疗药物上市，PAH患者的平均生存时间已由20世纪80年代的2.8年延长至现在的6.7年。但到目前为止PAH的治疗仍未取得突破性进展，较高的发病率和死亡率使其具有“心血管系统的恶性肿瘤”之称，严重危害人类的生命和健康。利用NO的舒张血管的作用，直接吸入NO气体广泛用于PAH的治疗。吸入的NO从肺泡弥散至肺动脉平滑肌细胞，产生血管舒张作用，剩余的NO可入血被血红蛋白（Hb）快速清除。因此，吸入NO的优势在于其血管舒张活性很大程度上被限制在肺部。NO吸入法已被美国FDA以及欧洲药品管理局批准用于临床治疗PPNH。此外，NO吸入法也可用于稳定心脏手术后的病人，治疗急性呼吸衰竭和慢性PAH等。但吸入NO存在一些缺陷，限制了其广泛应用。例如，需要特殊的吸入装置以控制NO的吸入量；NO起效快，清除率也快，需要多次吸入；过量的NO入血后可和Hb反应，导致高铁血红蛋白血症；NO和同时吸入的O2反应生成的NO2也会导致肺水肿；与直接吸入NO气体不同，雾化吸入的NO供体药物能够实现缓慢、平稳地释放NO，使降低肺动脉压的作用更为持久，不易产生不良反应。此外，考虑到现有抗PAH药物主要以舒张肺动脉血管为主，而越来越多的研究者们认识到肺动脉血管的重构在PAH发生和发展中起重要作用，笔者所在课题组提出在舒张肺动脉血管的同时抑制肺血管重构可能更好地治疗PAH的设想，采用自行发展的α-氰基-α，β-不饱和酮的前药策略，将Ⅲ期临床治疗PAH的药物2-氰基-3，12-二氧代齐墩果烷-1，9（11）-二烯-28-酸甲酯（CDDO-Me，18）和NO供体药物单硝酸异山梨醇酯（ISMN，19）进行偶联，得到化合物CDDO-NO（20）。研究发现，CDDO-NO经雾化吸入给药后，主要在肺部水解为CDDO-Me和ISMN，前者产生抗炎、抗氧化、抑制肺动脉血管重构的作用，而后者缓慢释放少量NO，产生舒张肺动脉血管的活性，二者协同发挥显著的抗PAH作用（见图2）。

另外一种通过局部给药释放NO产生治疗作用的成功案例是NO供体型抗青光眼药物。2017年11月，FDA批准了NicOx公司的NO供体型药物VYZULTA（拉坦前列素-丁二醇单硝酸酯滴眼液，0.024%）治疗青光眼。VYZULTA滴眼给药，可在眼部快速水解得到拉坦前列素酸和丁二醇单硝酸酯，前者作用于葡萄膜巩膜通路，与前列腺素F2α受体结合，上调基质金属蛋白酶释放，增强细胞外基质消化，促进房水从葡萄膜巩膜通路排出；而后者可以释放NO，通过小梁网和许莱姆管（Schlemm'scanal）促进房水排出，通过双重作用对青光眼进行治疗。临床研究发现，相较于拉坦前列素（0.005%），VYZULTA（0.024%）可额外降低眼内压1.23mmHg（163.99Pa），显示出更好的眼压降低效果，并且28d内受试者耐受性良好，并未加重眼部充血，与拉坦前列素（0.005%）组不良反应相当。

除了吸入给药、滴眼给药之外，还可在植入式医疗器械上涂敷NO供体分子以实现位置可控的释放。植入式医疗器械在临床上广泛使用，但是其易导致血凝块的形成以及细菌感染。利用NO抗血栓形成、抗菌以及驱散细菌生物膜的特性，Pant等将医用导管聚合物中掺入NO供体SNAP，并在SNAP-医用导管薄膜之上再固定抗菌分子[二苯甲酮基季铵盐（BPAM）]而得到一种NO供体/抗菌分子涂敷的医用导管。与空白医用导管膜相比，SNAP-BPAM双功能膜使得金黄色葡萄球菌形成生物膜的活力降低了4个数量级，铜绿假单胞菌形成生物膜的活力降低了3个数量级，提示其具有较好的临床应用前景。

3特定条件激活的NO供体分子

利用特定的酶将NO前药激活可以使NO在特定的部位进行释放，可极大地减少NO的不良反应。在酶促发的NO前药方面，Keefer等在该领域作出了巨大的贡献。经特定的酶激活后释放的NO前药，已经报道了由细胞色素酶（化合物21）、酯酶（化合物22）、氧化还原酶（化合物23）、硝基还原酶（化合物24）以及糖苷酶（化合物25）触发等相关工作。此外，Kelso课题组针对细菌耐药产生的β-内酰胺酶，所设计并合成的一种头孢菌素3'-偶氮的NO供体前药（化合物26），此前药被耐药细菌特有的β-内酰胺酶激活，经过消除反应后释放出NO，达到驱散细菌生物膜的目的，进一步使得失去生物膜保护的细菌能够被抗生素有效杀伤。

笔者所在课题组还设计并合成了一系列谷胱甘肽S-转移酶π（GSTπ）可活化的O2-磺酰基乙基保护的偶氮二醇盐。由于这些化合物均为GSH的类似物，因此它们可被GSTπ识别并脱除对应的H原子以引发β-消除反应，释放出活性的乙烯基砜基GSH衍生物和NONOates，后者在肿瘤细胞内释放NO。活性最高的化合物27释放出较高水平的NO，并抑制黑素瘤B16细胞的增殖，在细胞水平上明显优于基于偶氮的抗癌分子JS-K（化合物28）。在动物水平上，化合物27显著抑制了黑素瘤B16细胞的生长，这表明化合物27有可能应用于治疗黑色素瘤（见图3）。

在过去的10年中，生物正交化学已成为化学生物学的主要驱动力，它提供了一种全新的方法来剖析天然的生物过程。近些年，生物正交化学在药物的激活和递送方面也取得了重大的进展。值得注意的是，新兴的钯催化剂在活细胞中具有独特的催化性能和良好的生物相容性，并已成功用于激活5-氟代嘧啶、伏立诺他和吉西他滨的生物正交前药。笔者所在课题组基于钯的生物正交反应，设计并合成了一类全新的生物正交型NO前药，即O2-炔丙基保护的偶氮二醇盐化合物29。该前药可以在存在钯催化剂的情况下，通过生物正交键裂解反应将炔丙基脱除产生不稳定的NONOates，从而选择性地在肿瘤细胞中产生NO，发挥抗肿瘤增殖的活性。

4纳米递送NO体系

前已述及的特定条件激活的NO供体小分子可以在一定程度上实现选择性NO释放，但难以实现NO体内靶向性的递送。为了解决这一问题，研究者们采用纳米递药系统实现靶向性释放NO，并取得了一定的进展。下面从脂质体、聚合物胶束、树状聚合物、无机纳米颗粒、金属有机骨架以及纳米配位聚合物等方面介绍NO纳米递送系统及其在抗菌、抗肿瘤方面的研究。

4.1脂质体

脂质体是一种具有双层膜结构的微观磷脂囊泡，其由疏水外壳和亲水核心组成。脂质体的大小通常在20nm至10µm的范围内，可以通过薄膜水化、溶剂注入、反相蒸发、超声处理、膜挤出和微流体等技术来制备。在过去的几十年中，脂质体作为一种有着巨大潜力的药物载体而受到广泛关注。Schoenfsch课题组使用NONOates和反相蒸发技术，设计并合成了一种能够延长NO释放时间的二棕榈酰磷脂酰胆碱脂质体。该脂质体将NONOates包封在其内部，与单独的NONOates相比，极大地延长了NO的释放时间。以PROLI/NO和DEA/NO为例，

将其半衰期从2s和2min分别延长至9.6min和18.6min，有趣的是，这种具有NO释放功能的脂质体对人胰腺癌细胞有非常好的抑制和杀伤作用。此外，Ohba课题组设计并合成了一种亲脂性的光响应性NO供体即Ru亚硝酰基络合物，并将其连接到脂质体的双层结构中。该脂质体由氙（Xe）辐射触发NO的释放，该方法能控制NO释放的部位、速率和浓度，从而阐明诸如血管舒张作用和抗癌作用等生物学作用的机制。

4.2聚合物胶束

聚合物胶束（PM）通常是由两亲性的聚合物组成，这些两亲性聚合物会自发组装，以形成包括亲水性外壳和疏水性内核的胶束结构。目前，PM被广泛用于改善疏水性药物的输送。Zhao课题组设计并合成了含NO的聚甲基丙烯酸2-羟乙酯（PHEMA）的PM，该PM可以选择的2种不同侧链基团，分别是甲氧基聚（乙二醇）/聚（乳酸）（m-PEG-PLA）侧链以及D-α-生育酚聚乙二醇琥珀酸酯（TPGS）侧链。其中，将PHEMA的羟基硝化形成硝酸酯，赋予其NO释放的能力。该共聚物会自组装形成NO载体的胶束，胶束的尺寸小于100nm。将这2种聚合物胶束放置于磷酸盐缓冲液中监测NO释放，发现它们释放NO先后经历缓慢释放和维持稳定这2个阶段。TPGS胶束的缓慢释放NO持续时间为32h，而m-PEG-PLA连接的聚合物胶束的缓慢释放NO持续时间是13h，这说明选择不同的聚合物侧链可以调节NO释放动力学。Zhao课题组进一步利用NO-TPGS胶束将阿霉素（DOX）共载，在肝癌细胞HepG2内，NO和DOX之间的协同作用产生更强的抗肿瘤细胞增殖的活性；荷瘤小鼠模型中，与单独使用NO或DOX相比，TPGS携载的NO和DOX显示出更好的抑癌作用，在9d内TPGS携载的NO和DOX组的肿瘤体积已缩小至使用游离DOX组处理组的44.2％。

为了解决化学疗法受到的药物溶解性差、非特异性生物分布以及对正常组织不可避免的不利影响等诸多限制因素，笔者所在课题组和华东理工大学李永生教授课题组合作设计并合成了一种新型的有机-无机复合纳米药物（QM-NPQ@PDHNs），该纳米药物将GSTπ响应的NONOtes（NPQ）和具有聚集诱导发光（AIE）的红色荧光分子（QM-2），包封于GSH响应的纳米胶束中（PDHN）。QM-NPQ@PDHN纳米药物能够对肿瘤内过表达的GSH和GSTπ作出反应，从而导致胶束外壳的响应性生物降解和NPQ释放，随后NPQ在肿瘤内释放NO发挥抗肿瘤活性，从而保护了正常器官不受影响。此外，QM-2很好地指示了药物在肿瘤部位的特异性释放。这项工作展示了双重氧化还原/酶响应性NO释放纳米药物用于肿瘤特异性和高效率治疗的效果。

4.3树状聚合物

树状聚合物是一种由树状分子组成的具有3D有序结构的球形大分子，大小范围是1~100nm。树状聚合物可以通过多步有机合成反应得到，一般采用发散（树枝状大分子从中心核向外生长）或收敛（树枝状大分子从表面向核心向内合成）的方法来进行合成。树状聚合物除了其独特且可控的结构外，还具有许多其他引人注目的特征，包括较窄的多分散指数、高负载能力和在外部具有多个功能性基团，这使其成为具有潜在临床应用价值的药物载体之一。Schoenfisch是研究NO释放型树状聚合物的制备及其抗菌活性方面的先驱者之一。

Schoenfisch课题组报道了将NO部分引入树枝状聚合物的方法：首先将树状聚合物上的末端伯胺衍生化为仲胺，然后在碱性条件下与高压NO气体反应得到相应的NONOates。研究表明，树状聚合物的大小、类型和外部功能，对树状聚合物的NO释放动力学和抗菌活性具有重要影响。Schoenfisch课题组通过不同烷基链修饰的环氧乙烷和氨基的开环反应合成了烷基链长度不同的第1代（G1）聚（酰胺基胺）（PAMAM）树状聚合物，并且研究了在pH为7.4和6.4的情况下，这些树状聚合物的NO释放行为和抗菌活性。结果发现，相比于pH7.4，在较低的pH6.4的条件下，由于质子引发的NO供体的分解，所有烷基修饰的G1PAMAM树状大分子体系均观察到更快的NO释放，导致最大NO通量增加了约4倍。随着烷基链的延长，NO释放半衰期从4min增至9min，这可能是由于疏水性的增加，水向NO供体的扩散减少，导致其半衰期延长。此外，该课题组还分别评估了释放NO的烷基修饰的G1PAMAM树状聚合物对浮游变形链球菌的杀菌和抗生物膜形成活性，其中辛基和十二烷基修饰的PAMAM树状聚合物在消除变形链球菌生物膜方面具有最强的活性，提示烷基修饰的NO释放型PAMAM树状聚合物具有治疗龋齿的潜力。

为了进一步研究树状分子的尺寸（世代）对NO释放动力学和抗生物膜功效的影响，Schoenfisch课题组还合成了具有NO释放功能的烷基修饰的G1~G4PAMAM树状聚合物。研究表明，G1~G4PAMAM的树状聚合物均显示类似的NO释放曲线，其中NO的有效载荷量约为1mmol·g-1，半衰期为20~30min，NO释放持续7~10h。此外，研究还发现这些PAMAM树状聚合物的杀菌活性依赖于树状聚合物的尺寸，随着尺寸（世代）的增加，其抗菌作用大大增强。

4.4无机纳米颗粒

介孔二氧化硅纳米颗粒（MSN）由于制备简便、生物相容性高以及灵活的表面化学特性已成为靶向递送给药的最常用载体之一。Schoenfisch课题组使用氨基硅烷-模板表面活性剂离子交换反应制备了可释放NO的MSN。在十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的存在下，合成了裸露的MSN。进一步通过氨基硅烷直接添加到纳米颗粒溶胶中，以及在阳离子氨基硅烷和CTAB之间进行相应的离子交换反应，实现这些纳米颗粒表面的仲胺官能化。随后将这些纳米颗粒的仲胺和NO气体在高压条件下反应生成NO供体NONOates，制备出具有NO释放功能的MSN。基于离子交换的MSN改性方法可以制备30~1100nm范围内的单分散颗粒。不论MSN的大小如何，MSN均可以存储一定水平（0.4~1.5mmol·g-1）的NO，且随着氨基硅烷的修饰改变，NO释放持续时间可以在1~33h之间变化。进一步，Schoenfisch课题组还研究了具有NO释放功能的MSN的形状尺寸和NO协同驱散生物膜的作用，发现较小尺寸和较高纵横比的NO释放型MSN具有最佳的生物膜清除活性。

尺寸为1~100nm的金纳米颗粒（AuNPs）由于其独特的物理、化学、光学和电子特性而成为多功能的载药平台。Duong等设计了尺寸为10nm的AuNPs，并通过偶联NO供体分子修饰的功能性聚合物来实现NO的存储和释放。首先，使用可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）反应制备了聚（低聚乙二醇甲基醚甲基丙烯酸甲酯）-b-聚（乙烯基苄基氯）[P（OEGMA）-b-PVBC]的嵌段共聚物链，再将仲胺基团引入到共聚物链中；接着利用聚合物端基对金的亲和力将嵌段共聚物接枝到AuNPs的表面上；最后通过仲胺片段和高压NO气体反应得到NONOates修饰的AuNPs。研究表明，该AuNPs在pH6.8和室温的条件下，连续6d内通过质子化诱导分解并缓慢释放NO，并对形成生物膜的铜绿假单胞菌及肿瘤细胞均具有较好的治疗作用。

4.5金属有机框架

金属有机骨架（MOF）是一种新兴的多孔材料，由有机连结臂结合在中心金属上构成的晶体结构，孔径在0.3~6nm且具有极高的比表面积。MOF的特点是可以通过许多方法来调节金属中心和有机连结臂基团进一步调节孔径大小，因而也被用于NO的递送。Lowe等报道了具有NO释放功能的Cu-TDPAT，它由2，4，6-三（3，5-二羧酸苯氨基）-1，3，5-三嗪（H6TDPAT）和Cu形成MOF。Cu-TDPAT负载NO主要通过2种不同的方法，第1种是NO气体吸附在MOF的孔中，第2种是NO与TDPAT连接基的仲胺基团反应形成NONOates。研究表明，Cu-TDPAT的孔中弱吸收的NO在约40min内全部释放出来，而共价键结合的NONOates可以更好地控制NO的释放速率，Cu-TDPAT在7d中NO的总释放量为175µmol·g-1。

4.6Fe（Ⅱ）-NO纳米配位聚合物

为了减少纳米载体本身的累积毒性并提高NO供体型纳米颗粒的成药性，笔者所在课题组和中国药科大学丁娅教授课题组合作，设计并合成了一种新型的载体Fe（Ⅱ）-NO纳米配位聚合物[Fe（Ⅱ）-BNCP]（见图4）。首先设计合成了一种具有双羧基的NO供体BPDB[1，5-二（（L-脯氨酸-1-基）二氮-1-基-1，2-二醇O2-基）-2，4-二硝基苯，30]，再通过简单的混合、共沉淀以及离子交换的方法，与亚铁离子螯合，生成纳米尺寸的配位聚合物Fe（Ⅱ）-BNCP。该配位聚合物仅含有NO和亚铁离子，可以看成是一种“零载体”的纳米药物，在体循环中保持稳定，通过增强的肿瘤渗透和滞留效应在肿瘤部位蓄积。Fe（Ⅱ）-BNCP在肿瘤部位释放NO，并且亚铁离子通过Fenton反应和HaberWeiss反应分别产生羟自由基和过氧自由基，羟自由基和过氧亚硝基阴离子发挥化学动力学和NO的协同治疗效果。

5抗体-NO偶联策略

近年来，具有高靶标识别、高亲和力的单克隆抗体药物在肿瘤治疗领域引起广泛关注。然而，抗体药物面临治疗功效不足和治疗窗口狭窄的问题，因此，人们设计出了抗体药物偶联物（ADC）。抗体作为ADC的“弹头”，特异性识别肿瘤细胞，再将携带的“弹体”药物精确地递送到肿瘤细胞表面，从而发挥出更好的抗肿瘤作用和增强的治疗窗口。

受ADC概念的鼓舞，笔者所在课题组和中国药科大学张娟教授课题组合作将人源化的CD24单克隆抗体与NO供体偶联，设计并合成了一类新的抗体-NO偶联物（ANC）。该ANC由以下几个部分组成：1）ANC的一端是一个NO供体分子NONOate，每个分子裂解后可释放2分子NO；2）抗体与NO供体间由一个含双硫键结构的linker，该双硫键linker在低浓度GSH的血液循环系统稳定，在高浓度GSH的肿瘤细胞还原环境下被裂解，然后发生1，6-消除释放NO。研究表明，ANC被肿瘤细胞内吞，在胞内GSH的作用下双硫键断裂可释放活性效应分子NO。NO自身可以抑制线粒体呼吸链，使肿瘤细胞释放细胞色素C诱导肿瘤细胞凋亡。除此之外，NO在肿瘤细胞内与超氧阴离子（.O2-）及过渡金属离子反应生成活性氮氧化物（RNOS）如ONOO-。ONOO-将会干扰肿瘤细胞内部关键蛋白的翻译后修饰，如诱导酪氨酸残基的硝化，生成3-硝基酪氨酸（3-NT）。裸小鼠移植瘤实验证明该ANC具有较好的抗肿瘤活性，对正常组织的副作用较小。

6结语与展望

NO作为一种具有广泛活性的气体信号分子和活泼自由基，具有显著的“双刃剑”作用特点。因此，如何利用NO进行“定点”和“定量”的释放一直是NO供体药物领域研究的难点和热点，也是NO供体分子能否成药的关键。NO供体药物的研究历史也充分说明了这一点。NicOx公司设计合成了NO供体型萘普生衍生物萘普西诺，虽然完成了Ⅲ期临床并展现出较好的抗炎活性和安全性，但最终未能得到FDA的批准。但该公司的NO供体型抗青光眼药物VYZULTA则于2017年11月得到FDA的批准上市。究其原因，前者是口服给药，NO释放没有选择性和靶向性，因此长期使用带来安全性的担忧；而后者以0.024%的滴眼液给药，主要局限在眼部发挥舒张房水外排通路降低眼内压治疗青光眼的活性，成药性大为提高。除了局部给药策略，仍然需要更多的策略以实现选择性/靶向性释放NO，发挥治疗作用的同时减少副作用。基于NONOate的O2保护策略的小分子的研究为选择性NO释放提供了可能；进一步基于纳米递药系统的NO释放策略为靶向性释放NO提供了可能。然而，在利用纳米递药载体解决NO供体小分子靶向性释放NO难题的同时，切不可忽略纳米载体本身对成药性的影响。从这一点来讲，“零载体”纳米配位聚合物策略以及抗体偶联NO策略或许具备更好的成药性前景。此外，在将来的研究中仍需重视另外两大潜在问题。一是发展体内实时检测NO技术以验证上述策略在体内释放NO的动力学；二是通过蛋白质组学研究释放的NO对蛋白巯基亚硝化的分子机制，除了经典的NO-sGC-cGMP通路之外，揭示选择性/靶向释放NO的其他分子机制。相信，随着对选择性/靶向性释放NO策略的深入研究，NO供体药物一定能在心血管、抗菌、肿瘤等领域大放异彩。

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