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有濟說 | 納米藥物遺傳毒性評價的考慮





一、遺傳毒性試驗

遺傳毒性試驗用于檢測通過不同機制誘導遺傳性損傷的化合物的體外和體內(nèi)試驗。這些試驗能對DNA損傷及其損傷的固定進行風險鑒定。遺傳毒性研究是藥物毒理學試驗的重要組成部分,尤其是在藥物篩選階段,遺傳毒性試驗結(jié)果在很大程度上可能影響到藥物開發(fā)的進程。


遺傳毒性包括多種試驗,針對不同藥物需要依據(jù)藥物類型和其特點來選擇開展的遺傳毒性試驗組合。


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【圖1】遺傳毒性試驗類型及檢測終點






二、納米藥物

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納米藥物的定義

納米藥物系指利用納米制備技術將原料藥等制成的具有納米尺度的顆粒,或以適當載體材料與原料藥結(jié)合形成的具有納米尺度的顆粒等,及其最終制成的藥物制劑[1]。

納米藥物的最終產(chǎn)品或載體材料的外部尺寸、內(nèi)部結(jié)構或表面結(jié)果具有納米尺寸(100nm及以下);最終產(chǎn)品或載體材料的粒徑通常在1000nm以下,具有明顯的尺寸效應。

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納米藥物的優(yōu)勢

  • 納米級藥物載體可以進入毛細血管,在血液循環(huán)系統(tǒng)自由流動,還可穿過細胞,被組織與細胞以胞飲的方式吸收,提高生物利用率。


  • 納米載體的比表面積高,水溶性差的藥物在納米載體中的溶解度相對增強,克服無法通過常規(guī)方法制劑的難題。


  • 納米載體經(jīng)特殊加工后可制成靶向定位系統(tǒng),如磁性載藥納米微粒。可降低藥物劑量減輕副作用。


  • 延長藥物的體內(nèi)半衰期,借由控制聚合物在體內(nèi)的降解速度,能使半衰期短的藥物維持一定水平,可改善療效及降低副作用,減少患者服藥次數(shù)。


  • 可消除特殊生物屏障對藥物作用的限制,如血腦屏障、血眼屏障及細胞生物膜屏障等,納米載體微粒可穿過這些屏障部位進行治療。

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納米藥物的載體類型

納米載體作為納米藥物制劑的關鍵組成部分,在納米藥物制劑的體內(nèi)靶向遞送過程中發(fā)揮著極為重要的作用,在納米藥物制劑開發(fā)過程中,可以通過納米載體的配體表面修飾選擇性的靶向病變部位,增加藥物在靶部位的蓄[12-13]。

納米載體通常是指由天然或合成高分子材料制成、粒徑在10~100 nm的一類新型載體。近年來,隨著高分子材料學的迅速發(fā)展,各類納米載體不斷被開發(fā),目前應用于藥物制劑領域的納米載體可分為脂質(zhì)體、聚合物納米載體、無機納米載體、自組裝納米載體[2]。

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a-脂質(zhì)體;b-無機納米載體;c-聚合物納米載體;d-自組裝納米載體及其他新型納米載體
a-liposomes;b-lnorganic nano-carrier;c-polymer nano-carrier;d-self-assembled nano-carrier and other novel nano-carrier
圖2】應用于藥物制劑領域的納米載體分類

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不同納米載體類型的納米藥物制劑

  • 脂質(zhì)體納米藥物制劑
  • 無機納米藥物制劑
  • 合物納米藥物制劑
  • 自組裝納米藥物制劑
  • 其他載體納米藥物制劑[2]






三、納米藥物的遺傳毒性風險及作用機制

1.研究背景

納米材料廣泛存在,納米顆??赡軐NA損傷從而誘發(fā)癌癥;有研究發(fā)現(xiàn),越小的納米顆粒越有可能穿透細胞并產(chǎn)生毒性作用。


2.納米藥物遺傳毒性作用機制

  • 納米藥物未進入細胞核,通過誘導大量活性氧或者炎癥因子的生成間接導致遺傳物質(zhì)損傷;
  • 納米藥物通過擴散、穿越核孔復合體和在細胞有絲分裂或者減數(shù)分裂過程中被核膜包裹三種途徑進入細胞核,直接作用于DNA導致遺傳物質(zhì)損傷[3]。






四、納米藥物遺傳毒性評價體系及策略

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Ames試驗

細菌存在細胞壁、無內(nèi)吞做作用能力,納米藥物不易與細菌遺傳物質(zhì)充分接觸,用Ames試驗評價納米藥物的致突變性存在假陰性的風險。因此,采用Ames試驗評價納米藥物時,宜提供細菌對該納米藥物的攝取、分散情況以及抑菌作用的相關數(shù)據(jù)。當Ames實驗不適用時,體外哺乳動物細胞基因突變實驗(如小鼠淋巴瘤細胞TK基因突變實驗)可作為一種替代試驗[5]。


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細胞試驗體系

應使用可以攝取納米材料的遺傳物質(zhì)穩(wěn)定的細胞統(tǒng),在開展試驗時應對其攝取能力進行分析。納米材料進入細胞較緩慢且蓄積時間較久,常規(guī)細胞給藥時間較短(3~6小時)因此,在細胞試驗體系中除短時間給藥外,長期處理時間應不低于24小時,可根據(jù)試驗需求延長藥物接觸時間。


細胞培養(yǎng)及給藥處理過程中存在多種阻礙細胞攝取納米材料的成分,影響細胞攝取能力,可能導致假陰性。例:體外微核試驗中添加Cyto B會干擾細胞對納米材料的內(nèi)吞作用??刹捎肅yto B延遲處理,將納米材料與細胞接觸一段時間后,再加入Cyto B。


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體內(nèi)試驗

進行體內(nèi)遺傳毒性試驗時,需以適當方式研究確定納米藥物在骨髓、血液等取樣組織中有暴露且不會被快速清除,作為排除體內(nèi)實驗結(jié)果為假陰性的依據(jù)[5]。


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納米藥物遺傳毒性評價策略

納米藥物遺傳毒性幾項試驗中可分階段開展,并優(yōu)先開展體外試驗研究,基于已有的研究結(jié)果考慮進一步的試驗策略[3]


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【圖3】納米藥物遺傳毒性評價策略示意圖


結(jié)語

新藥物活性成分的納米新藥物和新納米載體/輔料需要開展遺傳毒性評價。由于納米藥物對活性成分的載藥量、釋放行為和細胞攝取程度有影響,也與藥代動力學、生物分布和清除途徑以及藥物遞送機制等密切相關,因此,建議根據(jù)納米藥物的作用特點,以遺傳毒性標準組合試驗為基礎,設計合適的試驗并開展研究[1]。

有濟醫(yī)藥遺傳毒性平臺可以提供全面的遺傳毒性研究設計及個性化服務,滿足客戶不同需求。


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參考文獻:

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[3] GB∕Z42246-2022 納米技術 納米材料遺傳毒性試驗方法指南
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[EB/OL]. [2014-12-3].
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[10] FDA. Guidance for Industry: Drug products, including biological products, that contain nanomaterials [EB/OL]. [2022-04-20].
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[12] Bregoli L, Movia D, Gavigan-Imedio J D, et al.Nanomedicine applied to translational oncology: A future perspective on cancer treatment [J]. Nanomedicine, 2016, 12(1): 81-103.
[13] Lane L A, Qian X M, Smith A M, et al. Physical chemistry of nanomedicine: Understanding the complex behaviors of nanoparticles in vivo [J]. Annu Rev Phys Chem, 2015, 66: 521-547.




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