生長激素在人體生長發(fā)育中起著關(guān)鍵作用。若腦垂體分泌的生長激素不足，可能會導(dǎo)致兒童發(fā)育緩慢和身材矮小，這種疾病被稱為生長激素缺乏癥（GHD）。除了影響身高，生長激素缺乏也會增加青少年抑郁和焦慮的風(fēng)險，嚴(yán)重影響患者的身心健康。

目前的主流的治療方案是生長激素替代療法，即每天皮下注射重組人生長激素（rhGH)。經(jīng)過多年的臨床實踐，這種方法被證明是安全有效的。然而，生長激素缺乏癥通常需要持續(xù)治療，天天打針的狀況也許要維持?jǐn)?shù)年，每年的費(fèi)用高達(dá)幾萬元，這給患者及其家庭帶來了沉重的精神和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。根據(jù)美國的一項調(diào)查，由于不堪重負(fù)，超過40%的GHD患者在13歲之前就停止治療。

為了解決這些問題，中山大學(xué)研究團(tuán)隊及廣州市婦女兒童醫(yī)療中心研究團(tuán)隊聯(lián)合開發(fā)出一款緩釋生長激素的微針貼片，可用于生長激素缺乏癥的治療。這項研究成果于近日發(fā)表在《Acta Pharmaceutica Sinica B》雜志上，這種新的貼片可顯著提高患者依從性，降低患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
 

研究材料與方法
在這項研究中，研究人員制備出一種主動分離的微針貼片（MN貼片），并通過體外和體內(nèi)實驗對其進(jìn)行測試。作者在體外測試了MN貼片的分離效率、rhGH釋放曲線及其穩(wěn)定性。對于體內(nèi)實驗，作者從賽業(yè)生物購得垂體切除的雄性大鼠，作為生長激素缺乏癥的研究模型評估了MN貼片的體內(nèi)藥代動力學(xué)、治療效果和降解。

技術(shù)路線
01設(shè)計緩釋生長激素的MN貼片
02在體外測試MN貼片的分離效率和給藥效率
03測試MN貼片可控釋放rhGH的能力
04在體內(nèi)測試MN貼片釋放rhGH的藥代動力學(xué)

研究結(jié)果
1.MN貼片的設(shè)計與制作
研究團(tuán)隊此次開發(fā)出一種基于絲蛋白的微針貼片（PAA/NaHCO₃-Silk MN），用于重組人生長激素（rhGH）的持續(xù)釋放（圖1）。絲蛋白作為一種友好的蛋白質(zhì)載體材料，可在溫和的全水條件下構(gòu)建，保證rhGH的活性。為了實現(xiàn)MN貼片的主動分離，他們在PAA分離層中添加了起泡物質(zhì)NaHCO₃，形成了活性背襯。將這種MN貼片按壓到皮膚上1分鐘后，PAA吸收皮膚間質(zhì)液后產(chǎn)生H⁺，它與NaHCO₃反應(yīng)后生成CO₂氣體，從而實現(xiàn)MN貼片的主動分離。
 

 圖1 主動分離MN貼片的設(shè)計

2.主動分離MN貼片的體外測試
為了確定MN貼片是否能有效遞送藥物，研究人員將TRITC-BSA作為模擬藥物裝載到MN貼片中，并在豬皮上進(jìn)行了離體測試。將測試的貼片貼在豬皮上1分鐘，然后剝離。他們發(fā)現(xiàn)，主動分離MN貼片的分離效率超過95%，而對照組PAA-Silk MN貼片僅為32%。同時，主動分離MN貼片藥物遞送的效率是PAA-Silk MN貼片的4倍。這表明，主動分離MN貼片可以在快速高效分離的同時保證極高的藥物遞送效率。

接下來，研究人員探索了主動分離MN貼片可控釋放rhGH的能力。他們發(fā)現(xiàn)，控制MN貼片的退火條件可獲得不同的釋放曲線。在某些條件下，MN貼片中的TRITC-rhGH可在2小時內(nèi)釋放20%，而其余80%在16天內(nèi)持續(xù)釋放。在綜合分析藥物擴(kuò)散機(jī)制和絲蛋白的二級結(jié)構(gòu)后，作者認(rèn)為退火處理增加了絲蛋白β-折疊結(jié)構(gòu)的含量，降低了絲蛋白在水中的溶解度，因此形成了相對穩(wěn)定的MN剛性結(jié)構(gòu)。

為了降低成本，作者希望這款MN貼片能夠?qū)崿F(xiàn)常溫運(yùn)輸和儲存，于是將MN貼片在室溫下置于干燥器內(nèi)1個月，然后測試rhGH的結(jié)構(gòu)和功能以驗證其在儲存過程中的穩(wěn)定性。分析結(jié)果表明，rhGH的穩(wěn)定性和活性不僅在MN貼片的加工過程中得以保持，而且在貼片于室溫放置1個月后仍得以保持。

3.主動分離MN貼片的體內(nèi)測試
為了探索從MN貼片上釋放的rhGH的藥代動力學(xué)和活性，研究人員將MN貼片按壓在SD大鼠皮膚上1分鐘后進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)大鼠血漿中的rhGH濃度在6小時后達(dá)到峰值，并在7天后下降到與對照組同一水平。同時，MN貼片可使大鼠在15天內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生高水平的IGF-1，這是hGH活性的生物標(biāo)志物。這些結(jié)果表明，主動分離MN貼片可在7天內(nèi)持續(xù)釋放rhGH，同時保持rhGH的生物活性。

那么，這種MN貼片是否可用于生長激素缺乏癥的治療？研究人員以切除垂體的大鼠作為GHD模型（該大鼠模型由賽業(yè)生物提供），開展了后續(xù)實驗。每只大鼠每周使用一張貼片，連續(xù)三周。對照大鼠則每天注射rhGH，連續(xù)21天。作者發(fā)現(xiàn)，在增加GHD大鼠的體重和身高方面，每周一次的MN貼片達(dá)到的效果與每天注射rhGH相當(dāng)（圖2）。同時，MN貼片還能顯著改善GHD大鼠的骨骼質(zhì)量。
 

圖2 MN貼片與注射rhGH的效果對比

此外，PAA/NaHCO₃-Silk MN系統(tǒng)還具有出色的生物降解性，在體內(nèi)21天后就已完全降解。它還具有良好的生物兼容性，在21天的治療過程中沒有觀察到明顯的副作用，適合臨床應(yīng)用。

研究結(jié)論
研究人員在此以蠶絲蛋白為原料，研制了一種用于治療生長激素缺乏癥的活性MN貼劑，可用于rhGH的持續(xù)釋放。與皮下注射相比，MN貼片可實現(xiàn)自我管理，1分鐘即可完成給藥，無明顯痛感，適合活潑好動的兒童。MN貼片可在大鼠體內(nèi)持續(xù)釋放rhGH達(dá)7天以上，效果與每天注射rhGH相當(dāng)。此外，MN貼片不需要冷鏈運(yùn)輸和儲存，在室溫下可保持穩(wěn)定1個月。

總之，該研究所開發(fā)的MN貼片可以顯著提高患者的依從性，增加藥物的可及性，滿足當(dāng)前亟需的臨床需求，提高GHD患者的臨床治療效果。

原文檢索：
Li Yang, Qingyun Liu, Xinhui Wang, Nansha Gao, Xiuzhen Li, Hongzhong Chen, Lin Mei, Xiaowei Zeng. Actively separated microneedle patch for sustained-release of growth hormone to treat growth hormone deficiency. Acta Pharmaceutica Sinica B. 2022, ISSN 2211-3835. https://doi.org/10.1016/j.apsb.2022.04.015.