楊梓萌，程文靜，余祥（三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院 腫瘤微環(huán)境與免疫治療湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 宜昌 443000）

近年來，惡性腫瘤的發(fā)病率逐漸升高[1-2]，腫瘤治療仍存在巨大挑戰(zhàn)。細(xì)胞焦亡是一種特殊的依賴caspase蛋白家族和gasdermin(GSDM)蛋白家族介導(dǎo)的細(xì)胞程序性死亡，在腫瘤細(xì)胞焦亡的同時(shí)，也能促進(jìn)腫瘤抗原及相關(guān)炎癥因子釋放進(jìn)而介導(dǎo)適應(yīng)性免疫反應(yīng)[3]。自2001年首次提出細(xì)胞焦亡這一概念以來，化療藥物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡相關(guān)研究取得革命性進(jìn)展，但藥物在到達(dá)腫瘤部位之前仍需要克服一系列障礙，包括藥物的難溶性、血液循環(huán)中被快速清除、非特異性生物分布及大劑量用藥引起的全身不良反應(yīng)等[4]。近十年來，隨著生物材料和納米技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究利用納米遞送系統(tǒng)（nano delivery systems，NDS）降低藥物毒性、提高藥物生物利用度，以及通過靶向修飾實(shí)現(xiàn)藥物在腫瘤部位的高效蓄積[5-6]。因此，NDS表現(xiàn)出來的優(yōu)勢使藥物靶向誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡更加可行，兩者聯(lián)合是一個(gè)非常有前景的癌癥治療策略。

1 細(xì)胞焦亡的分子機(jī)制

細(xì)胞焦亡是一種依賴于caspase蛋白家族和GSDM蛋白家族介導(dǎo)的炎癥性、程序性細(xì)胞死亡方式[7]。與其他程序性細(xì)胞死亡方式相比，細(xì)胞焦亡的形態(tài)學(xué)特征是存在核凝結(jié)，胞質(zhì)中出現(xiàn)焦亡特征性大氣泡，細(xì)胞膜上形成膜孔及細(xì)胞腫脹破裂等[8]。細(xì)胞焦亡機(jī)制的基本途徑是通過caspase蛋白家族水解GSDM蛋白家族，暴露后者的N端和C端結(jié)構(gòu)域，N端結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜并形成低聚物。隨后，這些低聚物在細(xì)胞膜上形成穿膜孔，釋放炎癥因子，如HMGB1、IL-18、IL-1β等，同時(shí)改變膜兩側(cè)的滲透壓，最終導(dǎo)致細(xì)胞腫脹破裂[9-10]。細(xì)胞焦亡的分子機(jī)制涉及多種途徑，目前被人熟知的有經(jīng)典途徑和非經(jīng)典途徑。

1.1 經(jīng)典途徑

在經(jīng)典途徑中，模式識別受體（pattern recognition receptor，PRR）識別病原體相關(guān)分子模式 （pathogen-associated molecular pattern，PAMP）和損傷相關(guān)分子模式（damage associated molecularpattern，DAMP）后，募集凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD，ASC）和胱天蛋白酶1前體蛋白（pro-caspase-1）形成蛋白質(zhì)復(fù)合物[11]。進(jìn)而procaspase-1被激活后裂解GSDMD，形成的GSDMD的C端停留在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，N端則插入胞膜形成膜孔使細(xì)胞滲透壓改變，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞腫脹及滲透性溶解破裂，誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生焦亡。此外，激活的caspase-1也能夠切割和加工pro-IL-1β與pro-IL-18，成熟的IL-18和IL-1β通過膜孔釋放至細(xì)胞外，從而介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[12]。其中較為特殊的一種PRR是含caspase募集結(jié)構(gòu)域（caspase recruitment domain，CARD）的寡聚化核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域樣受體（NLR）家族蛋白4（NLR family CARD containing protein 4，NLRC4），它識別DAMP或PAMP后不需要與ASC結(jié)合，而是直接激活pro-caspase-1促使細(xì)胞焦亡發(fā)生[13]。

1.2 非經(jīng)典途徑

非經(jīng)典途徑則由來源于革蘭氏陰性菌的脂多糖（LPS）在不需要炎癥小體傳感器的情況下，直接識別并激活小鼠caspase-11或人caspase-4、5，通過裂解GSDMD形成N端和C端，進(jìn)而N端片段插入膜孔引發(fā)焦亡[14]。另外，活化的 caspase-4、5、11可激活細(xì)胞膜上的通道蛋白pannexin-1，該蛋白主要參與調(diào)控小分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，被激活后導(dǎo)致鉀離子外排和ATP釋放。其中，鉀離子能夠激活NLRP3（NACHT，LRR，and PYD domains-containing protein 3）炎癥小體并促進(jìn)IL-1β釋放，ATP則激活細(xì)胞膜上的P2X7離子通道，進(jìn)一步破壞細(xì)胞膜的完整性，從而導(dǎo)致焦亡的發(fā)生[15]。

1.3 其他途徑

除了經(jīng)典和非經(jīng)典途徑，細(xì)胞焦亡也存在其他途徑。較常見途徑是由caspase-3切割GSDME介導(dǎo)焦亡，而caspase-3能否誘導(dǎo)焦亡取決于細(xì)胞內(nèi)GSDME的表達(dá)[16]。研究[17]發(fā)現(xiàn)，在GSDME陽性細(xì)胞中，激活caspase-3后細(xì)胞出現(xiàn)焦亡的特征性形態(tài)變化，而在GSDME陰性細(xì)胞中，激活caspase-3則誘導(dǎo)凋亡。也有研究[18]發(fā)現(xiàn)，致病性耶爾森氏菌可通過效應(yīng)蛋白YopJ抑制轉(zhuǎn)化生長因子β活化激酶1（TAK1），從而激活受體相互作用的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶1（RIPK1）依賴的caspase-8，進(jìn)而裂解GSDMD和GSDME引發(fā)細(xì)胞焦亡。此外，ZHOU等[19]觀察到，NK細(xì)胞與表達(dá)了GSDMB的293T細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，后者出現(xiàn)了明顯的焦亡特性，并且這種焦亡不受caspase抑制劑zVAD的影響，但在培養(yǎng)基中添加鈣離子螯合劑EGTA（抑制穿孔素效應(yīng)）和顆粒酶抑制劑3，4-二氯異香豆素（3，4-dichloroisocoumarin，DCI）可以抑制這種焦亡。最終證實(shí)，顆粒酶A經(jīng)NK細(xì)胞釋放的穿孔素形成的膜通道進(jìn)入靶細(xì)胞，無需caspase蛋白活化，可通過直接水解靶細(xì)胞中GSDMB分子引起焦亡。

2 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡藥物的高效NDS

焦亡誘導(dǎo)劑能夠通過多種途徑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡，但存在難溶、在體內(nèi)呈非特異性分布且被清除快，以及易引起全身嚴(yán)重不良反應(yīng)等缺點(diǎn)。NDS能夠有效降低藥物毒性、提高藥物生物利用度，實(shí)現(xiàn)藥物可控釋放及聯(lián)合靶向給藥。目前用于負(fù)載誘導(dǎo)腫瘤焦亡藥物的NDS載體主要包括脂質(zhì)體、水凝膠、聚合物膠束、金屬-有機(jī)框架（metal-organic framework，MOF）和仿生細(xì)胞膜的納米載體等幾類。

2.1 脂質(zhì)體NDS

脂質(zhì)體是由兩親性磷脂定向排列自組裝形成的雙層膜結(jié)構(gòu)，其中極性端（親水）面向外部水性環(huán)境，非極性端（疏水）在內(nèi)部形成疏水性環(huán)境，這種結(jié)構(gòu)使得脂質(zhì)體可遞送不同理化性質(zhì)的藥物。此外，脂質(zhì)體還具有細(xì)胞毒性低、生物相容性好等特點(diǎn)，是目前研究最為成熟的、首個(gè)被FDA批準(zhǔn)用于腫瘤治療的納米載體[20]。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的能夠誘導(dǎo)腫瘤焦亡的藥物大多數(shù)是疏水性的，如順鉑、替莫唑胺、紫杉醇和二氫卟吩E6（chlorin e6,Ce6）等，在到達(dá)腫瘤部位之前仍需要克服一些障礙，包括藥物的難溶性、非特異性生物分布以及大劑量用藥引起的全身不良反應(yīng)等。ZHANG等[21]開發(fā)了一種負(fù)載順鉑的納米脂質(zhì)體（LipoDDP），可顯著提高順鉑載藥率（達(dá)15.41%），并減輕其對正常細(xì)胞的毒性。當(dāng)LipoDDP與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑地西他濱（decitabine，DAC）聯(lián)用時(shí)，可通過恢復(fù)GSDME蛋白的表達(dá)協(xié)同誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞焦亡。相比于普通脂質(zhì)體，刺激響應(yīng)型脂質(zhì)體的研發(fā)已顯現(xiàn)出將納米藥物向腫瘤特定部位遞送的潛力，其既可以利用內(nèi)源性刺激（如pH、酶等）也可以利用外源性刺激（如溫度、光照等）實(shí)現(xiàn)藥物的可控釋放。YAO等[22]采用溫度敏感脂質(zhì)體包封Fe3O4和替莫唑胺（temozolomide，TMZ）開發(fā)了一種磁性溫敏脂質(zhì)體，可有效避免TMZ被快速清除，顯著延長了TMZ血漿半衰期。通過高滲透長滯留效應(yīng)（enhanced permeability and retention effect，EPR效應(yīng)）到達(dá)腫瘤后，在交變磁場（alternating magnetic field，AMF）作用下，F(xiàn)e3O4產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致溫度敏感脂質(zhì)體大量釋放TMZ并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡。此外，脂質(zhì)體的磷脂結(jié)構(gòu)也可被化學(xué)修飾，如連接多肽、核酸等配體，從而實(shí)現(xiàn)靶向誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡。值得注意的是，脂質(zhì)體NDS仍存在藥物包封率低、不穩(wěn)定等問題，期望隨著新技術(shù)與新工藝的變革與創(chuàng)新，基于脂質(zhì)體NDS的藥物在臨床上的應(yīng)用更加廣泛。

2.2 水凝膠NDS

水凝膠是指由親水聚合物組成的三維骨架，植入后不會(huì)對人體產(chǎn)生明顯的毒性，具有較低免疫原性、生物可降解性及良好的生物相容性。水凝膠的多孔性質(zhì)使其具有負(fù)載大量水溶性化合物的能力[23]。此外，智能水凝膠可感知外源性刺激（如溫度、光、電場）或內(nèi)源性刺激（如pH和氧化還原微環(huán)境），從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載藥物的可控釋放[24]。LI等[25]首次利用四臂聚乙二醇硫醇[4-arm poly(ethylene glycol)thiol，PEGSH]和聚乙二醇二丙烯酸酯[poly(ethylene glycol)diacrylate，PEGDA]的加成反應(yīng)合成了一種可注射水凝膠，用于負(fù)載化療藥物多柔比星（doxorubicin，DOX）和免疫佐劑咪喹莫特（R837）的局部給藥。該凝膠合成時(shí)反應(yīng)條件溫和而快速，約60%的DOX和R837在注射2 d后釋放，隨后釋放速率下降，4 d左右全部釋放，表明該水凝膠具有良好的緩釋能力，且血液循環(huán)中DOX的含量較靜脈注射和口服低，可能有助于減少化療引起的全身不良反應(yīng)。原位注射后，不斷釋放的DOX通過誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡、凋亡等多種途徑抑制黑色素瘤生長。與上述的高分子合成水凝膠相比，天然多糖水凝膠因其具有可再生、可模擬細(xì)胞外基質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)而受到越來越多的青睞。BALAHURA等[26]采用兩種天然多糖，纖維素納米纖維與果膠,構(gòu)建了一種復(fù)合多糖水凝膠，該復(fù)合多糖水凝膠能較好地控制藥物釋放，有效遞送5-FU至乳腺癌組織并促進(jìn)乳腺腫瘤細(xì)胞發(fā)生caspase-1依賴性細(xì)胞焦亡。

2.3 聚合物膠束NDS

聚合物膠束是兩親性嵌段共聚物在水中通過靜電作用、疏水作用等多種驅(qū)動(dòng)力自組裝成核-殼形式的膠體溶液，因其具有穩(wěn)定性好、載藥能力強(qiáng)、可增加藥物溶解度、可提高藥物生物利用度和不良反應(yīng)少等優(yōu)點(diǎn)，在遞送抗癌藥物中被廣泛使用[27]。As2O3作為一些實(shí)體腫瘤的治療藥物，能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡或凋亡[28]，但其在血液循環(huán)中會(huì)被快速清除，難以在實(shí)體腫瘤內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效的積聚。高劑量As2O3可維持治療活性，但會(huì)引起全身不良反應(yīng)。HU等[29]采用三嵌段共聚物mPEG-PLGA-PLL負(fù)載As2O3形成聚合物膠束（As2O3-NP），其載藥率和藥物包封率分別為5.8%和72%，并且As2O3-NP中As2O3的釋放速率顯著小于游離As2O3，證明其有緩釋作用。此外，As2O3-NP組細(xì)胞總砷攝取量幾乎是As2O3組的2倍，因此As2O3-NP能夠比游離As2O3誘導(dǎo)更高比例的細(xì)胞焦亡，并且As2O3-NP對其他器官不會(huì)產(chǎn)生任何影響，無明顯不良反應(yīng)。最終As2O3-NP被腫瘤細(xì)胞內(nèi)化并釋放到細(xì)胞質(zhì)中誘導(dǎo)caspase-3依賴性的細(xì)胞焦亡。目前，已有用聚合物膠束作為載體的抗癌藥物上市。在不久的將來，聚合物膠束遞送抗癌藥物在部分領(lǐng)域有望取代傳統(tǒng)的化療方式，充分發(fā)揮納米藥物遞送系統(tǒng)的應(yīng)用潛力。

2.4 MOF

MOF材料是指由金屬離子或金屬團(tuán)簇與有機(jī)配體通過配位鍵自組裝而成的新型多孔納米材料，具有孔隙率極高、比表面積高及尺寸形狀可調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)[30]，可通過EPR效應(yīng)實(shí)現(xiàn)在腫瘤處富集，并可通過靶向修飾進(jìn)一步增強(qiáng)靶向與治療效果，減輕傳統(tǒng)給藥方式帶來的不良反應(yīng)[31]。YU等[32]用Zn2+離子和1，2-甲基咪唑酸鹽（1，2-methylimidazole，1，2-MIL）合成了一種MOF：沸石咪唑骨架-8（zeolitic imidazole frameworks-8，ZIF-8）。ZIF-8通過靜電作用負(fù)載聲敏劑Ce6并將后者包裹在同源腫瘤細(xì)胞膜內(nèi)以增強(qiáng)靶向能力，解決了Ce6難溶于水且易聚集的問題；同時(shí)，通過溶血實(shí)驗(yàn)證實(shí)了其具有較好的生物相容性。此外，ZIF-8的高比表面積特性使其負(fù)載Ce6和替拉扎明（tirapazamine，TPZ）的載藥率分別高達(dá)77.57%和53.86%；同時(shí)，因ZIF-8具有pH響應(yīng)性，其在腫瘤酸性微環(huán)境下能夠釋放Ce6，進(jìn)而在聚焦超聲下產(chǎn)生ROS，通過炎癥小體NLRP3并協(xié)同TPZ激活caspase-1，從而切割GSDMD誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞焦亡。與傳統(tǒng)的藥物載體相比，MOF有著良好的載藥能力、高穩(wěn)定性、易于修飾等優(yōu)點(diǎn)。因此，對于部分靶向性差、體內(nèi)不穩(wěn)定的焦亡誘導(dǎo)劑，選擇合適的MOF材料是減少不良反應(yīng)、提高利用率的關(guān)鍵措施。

2.5 仿生細(xì)胞膜的納米載體

仿生細(xì)胞膜涂層具有同源靶向、延長血液循環(huán)時(shí)間和免疫逃逸能力等特點(diǎn)，已成為藥物遞送系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)[33]。QU等[34]設(shè)計(jì)了一種乳腺癌細(xì)胞膜包裹的負(fù)載DAC與吲哚菁綠（indocyanine green，ICG）的仿生納米顆粒（biomimetic nanoparticle，BNP），乳腺癌細(xì)胞膜外殼賦予BNP低免疫原性和腫瘤靶向能力。研究[34]表明，BNP在4T1細(xì)胞中的內(nèi)吞作用分別比游離的ICG和IDNP（無膜包裹）提高77%和70%，并表現(xiàn)出更強(qiáng)的焦亡誘導(dǎo)效應(yīng)。與單一膜仿生載體相比，雜化細(xì)胞膜能夠賦予納米載體更優(yōu)越的性能。LONG等[35]采用紅細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的雜化膜包裹pH響應(yīng)型脂質(zhì)體，并負(fù)載難溶于水的華蟾毒精和阿帕替尼，成功構(gòu)建了一種可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)靶向胃癌的納米顆粒（LP-R/C@AC）。紅細(xì)胞膜表面存在的CD47等免疫調(diào)節(jié)分子可作為一種自識別標(biāo)志，避免LP-R/C@AC被單核巨噬系統(tǒng)內(nèi)吞，從而顯著延長其體內(nèi)半衰期，腫瘤細(xì)胞膜的同源靶向特性可提高藥物在腫瘤部位的蓄積，解決了焦亡誘導(dǎo)劑阿帕替尼的生物利用度較差、體內(nèi)半衰期短及缺乏靶向性等缺點(diǎn)，從而更有效地誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡。除了仿生腫瘤細(xì)胞膜及紅細(xì)胞膜外，開發(fā)基于仿生免疫細(xì)胞膜包裹的NDS也在如火如荼地進(jìn)行。然而，仍需完善大規(guī)模提取并保持細(xì)胞膜的完整性等問題的解決方案。隨著近年來出現(xiàn)的人工細(xì)胞合成技術(shù)的不斷發(fā)展，以及免疫細(xì)胞體外誘導(dǎo)擴(kuò)增技術(shù)的逐漸成熟，相信未來仿生細(xì)胞膜納米載體將在癌癥治療中占有一席之地。

3 NDS誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡的臨床轉(zhuǎn)化策略與效果

目前已經(jīng)發(fā)展了靶向腫瘤干細(xì)胞（cancer stem cell，CSC）、干擾離子穩(wěn)態(tài)、促進(jìn)ROS產(chǎn)生、誘導(dǎo)表觀遺傳學(xué)改變和遞送GSDM家族蛋白等多種基于NDS藥物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡的臨床轉(zhuǎn)化策略，并在某些種類腫瘤的實(shí)驗(yàn)性治療中取得顯著效果。

3.1 靶向CSC

CSC是具有極強(qiáng)的自我更新能力并可產(chǎn)生異質(zhì)性腫瘤細(xì)胞的一類細(xì)胞，與多種類型惡性腫瘤的生長、轉(zhuǎn)移、治療抵抗密切相關(guān)，也是腫瘤發(fā)生和復(fù)發(fā)的重要根源。大多數(shù)CSC表達(dá)干性相關(guān)表面標(biāo)志物，如CXCR4、EpCAM、LGR5和CD44等[36-37]，這些標(biāo)志物可以被用來特異性靶向CSC。SERNA等[38]以白喉毒素（diphtheria toxin，DITOX）作為結(jié)構(gòu)單元，與CXCR4的配體T22融合，構(gòu)建了一種基于毒素的納米藥物（T22-DITOX-H6）。研究發(fā)現(xiàn)，T22-DITOX-H6可通過T22選擇性靶向CXCR4+CSC并促進(jìn)NLPR3和caspase-11表達(dá)誘導(dǎo)CSC焦亡，從而有效地清除抗凋亡的CXCR4+結(jié)直腸癌CSC。RIOJA等[39]又將T22-DITOX-H6應(yīng)用于頭頸部鱗狀細(xì)胞癌，成功誘導(dǎo)了CSC焦亡，有效提高了腫瘤細(xì)胞的藥物敏感性。因此，NDS修飾或融合CSC標(biāo)志物配體并負(fù)載焦亡誘導(dǎo)劑的策略，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)靶向腫瘤提供了新方法。

3.2 干擾離子穩(wěn)態(tài)

離子作為細(xì)胞生命活動(dòng)的必需物質(zhì)，在控制細(xì)胞的滲透壓平衡、細(xì)胞內(nèi)酸堿平衡、信號傳遞、生物催化等方面發(fā)揮著重要作用。細(xì)胞內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)失衡會(huì)嚴(yán)重影響細(xì)胞的活性，對細(xì)胞造成不可逆的損傷或誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡[40]。目前已經(jīng)被報(bào)道的能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡的離子有Fe2+、Na+、K+和ZrF73-等。PLOETZ等[41]合成了一種脂膜包裹金屬有機(jī)骨架材料MIL-100（Fe）的納米載體（Lip-MOF），成功實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)Fe2+的可控傳遞。Lip-MOF經(jīng)網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞后被運(yùn)輸?shù)剿嵝匀苊阁w中，在酸性溶酶體富含的半胱氨酸還原劑作用下分解，釋放Fe2+和三甲基酸，大量的Fe2+引發(fā)溶酶體破裂，全長的GSDMD顯著減少而GSDMD-N顯著增加，并且IL-1β釋放增多，細(xì)胞膜出現(xiàn)腫脹，最終誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡。JIANG等[42]設(shè)計(jì)了一種由聚乙二醇磷脂包裹氯化鈉的納米顆粒（phospholipid coated sodium chloride nanoparticle，PSCNP）。PSCNP通過內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞，由于其具有較高的水溶性，在細(xì)胞內(nèi)溶解釋放出Na+和Cl-，導(dǎo)致滲透壓改變并激活caspase-1、切割GSDMD，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡。在前列腺癌PC3皮下腫瘤模型中，PSCNP治療16 d后腫瘤抑制率達(dá)到66%。此外，DING等[43]報(bào)道了一種可降解的基于Yb3+/Er3+摻雜無機(jī)七氟鋯酸鉀（K3ZrF7:Yb/Er）的納米顆粒（ZrNP），ZrNP類似于離子儲(chǔ)層，可以在癌細(xì)胞內(nèi)溶解并釋放大量的K+和ZrF73-離子，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)滲透壓激增和離子穩(wěn)態(tài)失衡，caspase-1蛋白被激活并裂解GSDMD和pro-IL-1β，最終導(dǎo)致細(xì)胞焦亡。在乳腺癌4T1細(xì)胞移植瘤小鼠模型中，經(jīng)ZrNP治療后腫瘤體積明顯縮小，ZrNP誘導(dǎo)的焦亡增加了成熟DC和效應(yīng)記憶性T細(xì)胞的比例，顯著抑制腫瘤肺轉(zhuǎn)移。由此可見，利用生物活性納米材料逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞內(nèi)離子分布狀態(tài)的新型腫瘤治療策略在腫瘤治療領(lǐng)域具有巨大潛力。

3.3 促進(jìn)ROS產(chǎn)生

ROS是一類具有高反應(yīng)活性的含氧物質(zhì)，主要分為自由基型和非自由基型兩類。研究[44]發(fā)現(xiàn)，ROS可以通過激活NLRP3炎癥小體來誘導(dǎo)焦亡。但是由于腫瘤微環(huán)境呈低氧狀態(tài)、H2O2含量較低及芬頓反應(yīng)條件嚴(yán)格（pH 3～4）等因素限制，ROS的生成速率有限，導(dǎo)致其治療效果較差。CLERC等[45]設(shè)計(jì)了PEG包裹的胃泌素（gastrin）修飾的磁性氧化鐵納米顆粒（Gastrin-MNP），所采用的PEG涂層延長了血液循環(huán)時(shí)間，增強(qiáng)了Gastrin-MNP的生物相容性，胃泌素則能夠靶向腫瘤細(xì)胞表面高表達(dá)的配體CCK2R。Gastrin-MNP通過細(xì)胞內(nèi)吞進(jìn)入胞內(nèi)和溶酶體融合，在AMF作用下產(chǎn)生局部高熱，溶酶體局部加熱觸發(fā)芬頓反應(yīng)（Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH），產(chǎn)生的大量ROS會(huì)導(dǎo)致溶酶體膜通透性增加，使組織蛋白酶B外泄，誘導(dǎo)腫瘤焦亡。XU等[46]設(shè)計(jì)了一種負(fù)載蓽茇酰胺（piperlongumine，PL）的MOF，并將其包裹在由轉(zhuǎn)鐵蛋白修飾的pH敏感脂質(zhì)層中，形成納米藥物Tf-LipoMof@PL。其中，MOF和轉(zhuǎn)鐵蛋白能夠調(diào)控胞內(nèi)鐵含量，PL可以提供H2O2，兩者作用后會(huì)引發(fā)芬頓反應(yīng)，產(chǎn)生ROS，最終促進(jìn)腫瘤細(xì)胞焦亡和鐵死亡。在4T1細(xì)胞異種移植瘤小鼠模型中，經(jīng)Tf-LipoMof@PL治療后腫瘤體積明顯縮小，且小鼠體質(zhì)量無明顯變化。NADEEM等[47]合成了一種具有病毒刺突狀結(jié)構(gòu)的焦亡誘導(dǎo)劑（virus-spike tumoractivatable pyroptotic agent，VTPA），其由有機(jī)硅包被的氧化鐵納米顆粒核心和尖刺狀的二氧化錳突起組成。腫瘤微環(huán)境中高濃度的谷胱甘肽（GSH）能夠有效降解含有二硫鍵的有機(jī)硅雜化殼層，釋放錳離子和氧化鐵納米粒子，誘發(fā)類芬頓反應(yīng)，促進(jìn)ROS釋放并激活NLRP3炎癥小體，最終導(dǎo)致癌細(xì)胞焦亡。在小鼠原位乳腺癌模型中，VTPA處理后腫瘤抑制率高達(dá)77.69%。此外，LIU等[48]制備了磷脂包覆的Na2S2O8納米顆粒（PNSO NP），無論腫瘤微環(huán)境中H2O2的含量和pH值如何，均可轉(zhuǎn)化為有毒的·SO4（-一種新近報(bào)道的ROS）和·OH。在小鼠乳腺癌4T1細(xì)胞移植瘤小鼠模型中，PNSO NP不僅能有效抑制原發(fā)腫瘤的生長，還能激活特異性抗腫瘤免疫反應(yīng)，促進(jìn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移腫瘤消退，小鼠存活率明顯提高。以上研究表明，通過NDS誘導(dǎo)腫瘤微環(huán)境產(chǎn)生ROS風(fēng)暴，有可能成為治療癌癥有效方法。

3.4 誘導(dǎo)表觀遺傳學(xué)修飾

表觀遺傳學(xué)修飾（如DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA）可以在不改變DNA序列的情況下調(diào)控基因的活性，廣泛參與對基因表達(dá)的調(diào)控，在細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化中發(fā)揮關(guān)鍵作用[49]。組蛋白去乙?；敢种苿╤istone deacetylase inhibitor，HDACI）是一種重要的表觀遺傳調(diào)控因子，通過促進(jìn)組蛋白和非組蛋白底物的乙?；诩?xì)胞焦亡誘導(dǎo)中起決定性作用。CHEN等[50]設(shè)計(jì)并制備了一種GSH響應(yīng)型共負(fù)載LAQ824（一種典型的HDACI）及DOX的納米凝膠（LD NP），其可在腫瘤環(huán)境內(nèi)高GSH水平條件下響應(yīng)，促進(jìn)LAQ824和DOX釋放，協(xié)同參與caspase-3的激活并切割GSDME，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。此外，在小鼠乳腺癌4T1和SCC7細(xì)胞的移植瘤模型中，LD NP可通過促進(jìn)DC成熟，增加腫瘤浸潤性細(xì)胞毒性CD8+T細(xì)胞和記憶性CD8+T細(xì)胞的數(shù)量，同時(shí)減少Treg細(xì)胞和MDSC數(shù)量，從而激活抗腫瘤免疫。因此LD NP具有改善腫瘤微環(huán)境的能力和良好的抗腫瘤作用。XIONG等[51]設(shè)計(jì)了腫瘤微環(huán)境響應(yīng)型前藥納米顆粒AOZN，該納米顆粒由表觀遺傳調(diào)節(jié)劑γ-谷維素（γ-oryzanol，Orz）、腺苷抑制劑α，β-亞甲基腺苷5'-二 磷 酸（α，β-methylene adenosine 5′diphosphate，AMPCP）和GSH活化交聯(lián)劑組成。GSH的高水平氧化還原反應(yīng)觸發(fā)Orz和AMPCP在腫瘤微環(huán)境釋放，釋放的Orz作為DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑上調(diào)GSDMD的表達(dá)，AMPCP通過增加ATP水平激活caspase-1，最終通過caspase-1裂解GSDMD而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡。此外，Orz增強(qiáng)了PD-L1的表達(dá)并提高腫瘤對抗PD-L1治療的敏感性。在黑色素瘤B16F10細(xì)胞小鼠移植瘤模型中，AOZN治療組的中位生存時(shí)間（17.8 d）顯著高于對照組（11 d），此外AOZN治療組1/6的小鼠存活時(shí)間超過25 d。因此，通過NDS進(jìn)行表觀遺傳學(xué)修飾也逐漸成為誘導(dǎo)腫瘤焦亡的一大新興研究方向。

3.5 遞送GSDM家族蛋白

細(xì)胞焦亡的主要效應(yīng)蛋白是具有膜成孔活性的GSDM家族蛋白，因此除了通過激活腫瘤細(xì)胞固有的GSDM家族蛋白誘導(dǎo)焦亡外，還能夠利用NDS直接遞送GSDM家族蛋白[52]。LIU等[53]報(bào)道了一類含硼氨基酸探針，能夠高效、特異地被腫瘤細(xì)胞攝取，并且硼氨酸上的三氟化硼基團(tuán)可直接參與脫硅反應(yīng)?；诖?，WANG等[54]通過合成具有三乙基硅基“啟動(dòng)子”的聯(lián)結(jié)鏈，將GSDMA3聯(lián)結(jié)到金納米顆粒上構(gòu)建了蛋白質(zhì)前藥（NP-GSDMA3）。經(jīng)靜脈注射能夠特異性地進(jìn)入癌細(xì)胞的成像探針苯丙硼氨酸（Phe-BF3）和NP-GSDMA3后，兩者會(huì)在腫瘤部位交叉富集，Phe-BF3通過脫硅作用有效裂解NP-GSDMA3的硅醚鍵，釋放出有活性的GSDMA3蛋白，進(jìn)而形成膜孔并誘發(fā)焦亡，從而實(shí)現(xiàn)了活性蛋白分子在腫瘤原位的可控釋放。在乳腺癌4T1細(xì)胞移植瘤小鼠模型中，使用NP-GSDMA3和Phe-BF3進(jìn)行3輪治療后，腫瘤在第25天幾乎完全消失；單細(xì)胞測序結(jié)果也顯示治療組腫瘤微環(huán)境中CD8+及CD4+T細(xì)胞顯著增多，而具有免疫抑制作用的M2型巨噬細(xì)胞以及MDSC細(xì)胞比例下降。鑒于GSDM家族蛋白是誘導(dǎo)腫瘤焦亡的直接作用分子，基于NDS遞送GSDM家族蛋白很有可能成為抗腫瘤藥物研發(fā)的新風(fēng)標(biāo)。

4 總結(jié)與展望

由于多數(shù)癌癥治療的失敗與腫瘤細(xì)胞抵抗凋亡相關(guān)，近年來誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡而非凋亡已逐漸成為一種新的癌癥治療策略。基于NDS的藥物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡的策略能夠克服單獨(dú)使用小分子焦亡誘導(dǎo)劑的缺陷，比如體內(nèi)快速被清除、易引起全身不良反應(yīng)和腫瘤靶向能力弱等，雖然其已在抗腫瘤實(shí)驗(yàn)中取得良好效果，但該策略仍然有諸多問題有待探索。從NDS角度來看，目前在臨床上應(yīng)用的50%以上的抗腫瘤納米藥物使用的載體是脂質(zhì)體，然而脂質(zhì)體包封率低一直是繞不開的難題。聚合物膠束則擁有較高的包封率，早在2007年韓國就批準(zhǔn)了紫杉醇聚合物膠束用于治療乳腺癌和非小細(xì)胞肺癌。令人興奮的是，國內(nèi)誼眾藥業(yè)開發(fā)的抗腫瘤新藥紫杉醇聚合物膠束也于2021年10月28日獲批上市。然而，除了脂質(zhì)體和聚合物膠束等載體之外，絕大多數(shù)NDS都處于實(shí)驗(yàn)階段，臨床轉(zhuǎn)化的尚少，主要原因在于研究者對納米藥物與復(fù)雜體內(nèi)環(huán)境之間的相互作用的理解仍有限，包括如何突破體內(nèi)的生物屏障、避免單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)的吞噬及改善腫瘤內(nèi)分布不均等問題，均有待闡明。因此，在研發(fā)新的智能化納米載體的同時(shí)，需要更深層次研究納米材料與生物系統(tǒng)之間相互作用的基本機(jī)制，以提高其轉(zhuǎn)化應(yīng)用于臨床的安全性、有效性。從焦亡角度來看，目前文獻(xiàn)報(bào)道的能夠誘導(dǎo)腫瘤焦亡的藥物僅二十余種，一方面需要繼續(xù)挖掘現(xiàn)有誘導(dǎo)藥物的新用途、新機(jī)制，另一方面需要在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的caspase家族蛋白、GSDM家族蛋白的基礎(chǔ)上尋找上游靶點(diǎn)，進(jìn)而開發(fā)新型高效的小分子焦亡誘導(dǎo)劑，并通過NDS系統(tǒng)負(fù)載它們靶向誘導(dǎo)腫瘤焦亡。此外，小部分類型腫瘤細(xì)胞也存在抗焦亡機(jī)制，對于這類腫瘤則需要通過NDS遞送反義核酸或siRNA來靶向沉默相關(guān)基因，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的腫瘤基因編輯，也可通過NDS協(xié)同遞送焦亡誘導(dǎo)劑和其他細(xì)胞死亡方式（如鐵死亡、銅死亡等）誘導(dǎo)劑來提高抗腫瘤效果?？傊贜DS誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞焦亡的策略既面臨著空前的機(jī)遇，但也存在著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著對焦亡機(jī)制研究的不斷深入和對NDS的持續(xù)創(chuàng)新研發(fā)，相信未來必將有更多基于NDS的焦亡誘導(dǎo)藥物進(jìn)入臨床，推動(dòng)腫瘤治療的發(fā)展，切實(shí)為腫瘤患者帶來希望。