综述：纳米材料在癌症饥饿疗法中的开创性进展、治疗潜力及临床挑战

发布日期： 2025年05月11日

来源：Cancer and Metastasis Reviews

文章内容

综述：纳米材料在癌症饥饿疗法中的开创性进展、治疗潜力及临床挑战

1. 引言

癌症作为致命疾病，传统治疗手段如手术、放疗和化疗存在诸多局限。癌症饥饿疗法通过阻断肿瘤血供和代谢干预抑制肿瘤生长，成为有前景的治疗策略。然而，该疗法面临靶向性差、细胞缺氧、副作用大及单一疗法效果不佳等问题。基于多功能纳米材料的饥饿联合疗法有望克服这些障碍，为癌症治疗带来新希望。

2. 传统饥饿疗法的方法
2.1 血管生成抑制和血管破坏剂

肿瘤生长依赖血液供应，血管生成抑制和血管破坏剂可阻断肿瘤血供。美国食品药品监督管理局（FDA）已批准多种此类药物用于癌症治疗。但这些药物存在副作用，且难以完全抑制肿瘤生长，癌细胞还可能通过多种方式维持生存。

2.2 血管栓塞（阻断血管）

血管栓塞是通过栓塞剂直接阻断肿瘤血管，抑制肿瘤增殖和转移。临床常用的经动脉化疗栓塞术（TACE）虽有疗效，但主要用于肝细胞癌，且常需额外手术。凝血酶是常用栓塞剂，可引发血栓形成阻断血管。

2.3 代谢干预

癌细胞代谢过程机制：癌细胞通过糖酵解获取能量，与正常细胞代谢方式不同。癌细胞对葡萄糖、氨基酸和谷氨酰胺需求巨大，代谢干预旨在限制这些营养物质供应，诱导癌细胞凋亡。
葡萄糖剥夺：抑制葡萄糖消耗的方法包括葡萄糖氧化和抑制糖酵解酶活性。葡萄糖氧化介导的饥饿疗法使用葡萄糖氧化酶（GOx），但存在加剧肿瘤缺氧、增加细胞酸性等问题。一些药物如 3 - 溴丙酮酸可干扰糖酵解，但疗效有限。
氨基酸耗竭：肿瘤对氨基酸需求增加，靶向氨基酸代谢可抑制肿瘤生长。然而，氨基酸耗竭疗法缺乏特异性，可能影响健康组织和免疫系统，且癌细胞易产生耐药性。
乳酸剥夺：乳酸可作为癌细胞能量来源，影响肿瘤微环境。限制肿瘤内乳酸浓度的治疗方法包括抑制乳酸产生、转运和促进其氧化等，但这些方法仍在探索中。

3. 基于纳米材料的癌症饥饿疗法
3.1 纳米材料作为饥饿剂 —— 血管阻断和代谢干预

纳米材料自身可通过血管阻断和代谢干预引发饥饿。金、银纳米颗粒等可抑制血管生成，一些纳米材料还能模拟酶的作用进行代谢干预。但纳米材料在血液中可能产生不良反应，需谨慎考虑肿瘤响应策略以提高安全性。

3.2 纳米材料作为饥饿诱导剂的靶向递送载体

纳米材料可精准递送饥饿诱导化合物，减少对健康组织的副作用。多种纳米材料被用于递送抗血管生成剂、血管破坏剂和代谢干预化合物。纳米载体还可用于递送栓塞剂，实现肿瘤特异性释放和诱导血栓形成。

3.3 基于纳米材料的联合疗法

单一的饥饿疗法效果有限，联合疗法成为癌症治疗关键。

饥饿 / 化学动力学疗法：葡萄糖氧化产生的 H₂O₂可用于触发化学动力学疗法（CDT），增强治疗效果。但该联合疗法存在谷胱甘肽（GSH）氧化等问题，限制了疗效。
饥饿 / 光疗法：包括饥饿 / 光动力疗法和饥饿 / 光热疗法。葡萄糖氧化产生的 H₂O₂可增强光动力疗法效果，同时缓解缺氧；饥饿与光热疗法结合可抑制热休克蛋白表达，提高治疗效果。不过，光疗法存在光照穿透性差等问题。
饥饿 / 化疗：葡萄糖氧化改变肿瘤微环境，可激活和释放抗癌药物，增强化疗效果。但该联合疗法面临癌细胞耐药和化疗药物毒性等挑战。
饥饿 / 气体疗法：利用葡萄糖氧化产生的 H₂O₂氧化 L - 精氨酸释放一氧化氮（NO）进行治疗。纳米载体可解决 L - 精氨酸递送问题，但该疗法存在潜在安全风险。
饥饿 / 声动力疗法：声动力疗法（SDT）通过超声触发纳米颗粒产生 ROS 杀死癌细胞，葡萄糖氧化可增强其效果。但该领域研究有限，需进一步探索优化组合策略。
其他基于饥饿的双疗法：一些新的联合疗法如饥饿增强放疗、结合 siRNA 和 GOx 的疗法等也在研究中，展现出一定潜力。
多功能纳米材料 —— 基于饥饿的多疗法关键：多功能纳米材料用于多模式疗法可克服单一疗法局限，增强治疗效果。但多种材料组合可能增加正常细胞毒性，仍需提高靶向递送能力。同时，应考虑多营养阻断的饥饿疗法，以提高治疗效果，但需平衡对正常组织的不良影响。

4. 优势和局限性
4.1 优势

联合疗法可克服单一饥饿疗法的障碍，使肿瘤对其他疗法更敏感，缩短治疗时间。在多种癌细胞系中取得了良好的治疗效果，能有效治疗多种癌症类型。纳米载体可实现靶向递送，减少对健康组织的副作用，使治疗更具侵入性和兼容性。

4.2 局限性和临床挑战

基于纳米材料的协同疗法在临床前研究有前景，但临床试验有限。纳米材料的积累可能产生不良反应，其长期影响和降解途径需进一步探索。一些新型饥饿疗法处于早期阶段，研究有限。多数联合疗法依赖葡萄糖氧化，癌症细胞代谢存在异质性，其他饥饿策略缺乏协同效应。纳米药物放大生产面临挑战，成本高且难以满足临床试验需求。纳米颗粒还可能引发免疫反应，影响治疗效果。

5. 结论和展望

癌症饥饿疗法结合其他疗法可协同增强治疗效果，纳米材料的应用显著改善了饥饿诱导剂的靶向递送。然而，目前多数创新仍处于早期，临床转化面临诸多挑战，如安全性、代谢风险和免疫反应等问题。未来研究应聚焦优化多治疗模式，推动其临床应用，为癌症患者带来更好的治疗效果。

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