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實驗室，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)的細胞程序性死亡，在腫瘤細胞焦亡的同時，也能促進腫瘤抗原及相關(guān)炎癥因子釋放進而介導(dǎo)適應(yīng)性免疫反應(yīng)[3]。自2001年首次提出細胞焦亡這一概念以來，化療藥物誘導(dǎo)腫瘤細胞焦亡相關(guān)研究取得革命性進展，但藥物在到達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)腫瘤細胞焦亡更加可行，兩者聯(lián)合是一個非常有前景的癌癥治療策略。

1 細胞焦亡的分子機制

細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、程序性細胞死亡方式[7]。與其他程序性細胞死亡方式相比，細胞焦亡的形態(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，細胞膜上形成膜孔及細胞腫脹破裂等[8]。細胞焦亡機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)移到細胞膜并形成低聚物。隨后，這些低聚物在細胞膜上形成穿膜孔，釋放炎癥因子，如HMGB1、IL-18、IL-1β等，同時改變膜兩側(cè)的滲透壓，最終導(dǎo)致細胞腫脹破裂[9-10]。細胞焦亡的分子機制涉及多種途徑，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]。進而procaspase-1被激活后裂解GSDMD，形成的GSDMD的C端停留在細胞質(zhì)內(nèi)，N端則插入胞膜形成膜孔使細胞滲透壓改變，進而導(dǎo)致細胞腫脹及滲透性溶解破裂，誘導(dǎo)細胞發(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)進出細胞，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IL-1β釋放，ATP則激活細胞膜上的P2X7離子通道，進一步破壞細胞膜的完整性，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)焦亡取決于細胞內(nèi)GSDME的表達[16]。研究[17]發(fā)現(xiàn)，在GSDME陽性細胞中，激活caspase-3后細胞出現(xiàn)焦亡的特征性形態(tài)變化，而在GSDME陰性細胞中，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，進而裂解GSDMD和GSDME引發(fā)細胞焦亡。此外，ZHOU等[19]觀察到，NK細胞與表達了GSDMB的293T細胞共培養(yǎng)時，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，顆粒酶A經(jīng)NK細胞釋放的穿孔素形成的膜通道進入靶細胞，無需caspase蛋白活化，可通過直接水解靶細胞中GSDMB分子引起焦亡。

2 誘導(dǎo)腫瘤細胞焦亡藥物的高效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。NDS能夠有效降低藥物毒性、提高藥物生物利用度，實現(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-有機框架（metal-organic framework，MOF）和仿生細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)體還具有細胞毒性低、生物相容性好等特點，是目前研究最為成熟的、首個被FDA批準(zhǔn)用于腫瘤治療的納米載體[20]?，F(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15.41%），并減輕其對正常細胞的毒性。當(dāng)LipoDDP與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑地西他濱（decitabine，DAC）聯(lián)用時，可通過恢復(fù)GSDME蛋白的表達協(xié)同誘導(dǎo)結(jié)腸癌細胞焦亡。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，從而實現(xiàn)靶向誘導(dǎo)腫瘤細胞焦亡。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、可模擬細胞外基質(zhì)等優(yōu)點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乳腺腫瘤細胞發(fā)生caspase-1依賴性細胞焦亡。

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、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，在遞送抗癌藥物中被廣泛使用[27]。As2O3作為一些實體腫瘤的治療藥物，能夠誘導(dǎo)腫瘤細胞焦亡或凋亡[28]，但其在血液循環(huán)中會被快速清除，難以在實體腫瘤內(nèi)實現(xiàn)有效的積聚。高劑量As2O3可維持治療活性，但會引起全身不良反應(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)更高比例的細胞焦亡，并且As2O3-NP對其他器官不會產(chǎn)生任何影響，無明顯不良反應(yīng)。最終As2O3-NP被腫瘤細胞內(nèi)化并釋放到細胞質(zhì)中誘導(dǎo)caspase-3依賴性的細胞焦亡。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簇與有機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[30]，可通過EPR效應(yīng)實現(xiàn)在腫瘤處富集，并可通過靶向修飾進一步增強靶向與治療效果，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胞膜內(nèi)以增強靶向能力，解決了Ce6難溶于水且易聚集的問題；同時，通過溶血實驗證實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77.57%和53.86%；同時，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。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 仿生細胞膜的納米載體

仿生細胞膜涂層具有同源靶向、延長血液循環(huán)時間和免疫逃逸能力等特點，已成為藥物遞送系統(tǒng)的研究熱點[33]。QU等[34]設(shè)計了一種乳腺癌細胞膜包裹的負(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)出更強的焦亡誘導(dǎo)效應(yīng)。與單一膜仿生載體相比，雜化細胞膜能夠賦予納米載體更優(yōu)越的性能。LONG等[35]采用紅細胞和腫瘤細胞的雜化膜包裹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)建了一種可實現(xiàn)精準(zhǔn)靶向胃癌的納米顆粒（LP-R/C@AC）。紅細胞膜表面存在的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，從而更有效地誘導(dǎo)腫瘤細胞焦亡。除了仿生腫瘤細胞膜及紅細胞膜外，開發(fā)基于仿生免疫細胞膜包裹的NDS也在如火如荼地進行。然而，仍需完善大規(guī)模提取并保持細胞膜的完整性等問題的解決方案。隨著近年來出現(xiàn)的人工細胞合成技術(shù)的不斷發(fā)展，以及免疫細胞體外誘導(dǎo)擴增技術(shù)的逐漸成熟，相信未來仿生細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)展了靶向腫瘤干細胞（cancer stem cell，CSC）、干擾離子穩(wěn)態(tài)、促進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)腫瘤細胞焦亡的臨床轉(zhuǎn)化策略，并在某些種類腫瘤的實驗性治療中取得顯著效果。

3.1 靶向CSC

CSC是具有極強的自我更新能力并可產(chǎn)生異質(zhì)性腫瘤細胞的一類細胞，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NLPR3和caspase-11表達誘導(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)用于頭頸部鱗狀細胞癌，成功誘導(dǎo)了CSC焦亡，有效提高了腫瘤細胞的藥物敏感性。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)

離子作為細胞生命活動的必需物質(zhì)，在控制細胞的滲透壓平衡、細胞內(nèi)酸堿平衡、信號傳遞、生物催化等方面發(fā)揮著重要作用。細胞內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)失衡會嚴(yán)重影響細胞的活性，對細胞造成不可逆的損傷或誘導(dǎo)細胞焦亡[40]。目前已經(jīng)被報道的能夠誘導(dǎo)腫瘤細胞焦亡的離子有Fe2+、Na+、K+和ZrF73-等。PLOETZ等[41]合成了一種脂膜包裹金屬有機骨架材料MIL-100（Fe）的納米載體（Lip-MOF），成功實現(xiàn)了細胞內(nèi)Fe2+的可控傳遞。Lip-MOF經(jīng)網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進入細胞后被運輸?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，細胞膜出現(xiàn)腫脹，最終誘導(dǎo)腫瘤細胞焦亡。JIANG等[42]設(shè)計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)吞作用進入細胞，由于其具有較高的水溶性，在細胞內(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后腫瘤抑制率達到66%。此外，DING等[43]報道了一種可降解的基于Yb3+/Er3+摻雜無機七氟鋯酸鉀（K3ZrF7:Yb/Er）的納米顆粒（ZrNP），ZrNP類似于離子儲層，可以在癌細胞內(nèi)溶解并釋放大量的K+和ZrF73-離子，導(dǎo)致細胞內(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)致細胞焦亡。在乳腺癌4T1細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)時間，增強了Gastrin-MNP的生物相容性，胃泌素則能夠靶向腫瘤細胞表面高表達的配體CCK2R。Gastrin-MNP通過細胞內(nèi)吞進入胞內(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H2O2，兩者作用后會引發(fā)芬頓反應(yīng)，產(chǎn)生ROS，最終促進腫瘤細胞焦亡和鐵死亡。在4T1細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ROS釋放并激活NLRP3炎癥小體，最終導(dǎo)致癌細胞焦亡。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（-一種新近報道的ROS）和·OH。在小鼠乳腺癌4T1細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)，促進遠處轉(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的調(diào)控，在細胞增殖、細胞分化中發(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，通過促進組蛋白和非組蛋白底物的乙酰化在細胞焦亡誘導(dǎo)中起決定性作用。CHEN等[50]設(shè)計并制備了一種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LAQ824和DOX釋放，協(xié)同參與caspase-3的激活并切割GSDME，誘導(dǎo)細胞焦亡。此外，在小鼠乳腺癌4T1和SCC7細胞的移植瘤模型中，LD NP可通過促進DC成熟，增加腫瘤浸潤性細胞毒性CD8+T細胞和記憶性CD8+T細胞的數(shù)量，同時減少Treg細胞和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，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)腫瘤細胞焦亡。此外，Orz增強了PD-L1的表達并提高腫瘤對抗PD-L1治療的敏感性。在黑色素瘤B16F10細胞小鼠移植瘤模型中，AOZN治療組的中位生存時間（17.8 d）顯著高于對照組（11 d），此外AOZN治療組1/6的小鼠存活時間超過25 d。因此，通過NDS進行表觀遺傳學(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]報道了一類含硼氨基酸探針，能夠高效、特異地被腫瘤細胞攝取，并且硼氨酸上的三氟化硼基團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入癌細胞的成像探針苯丙硼氨酸（Phe-BF3）和NP-GSDMA3后，兩者會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，進而形成膜孔并誘發(fā)焦亡，從而實現(xiàn)了活性蛋白分子在腫瘤原位的可控釋放。在乳腺癌4T1細胞移植瘤小鼠模型中，使用NP-GSDMA3和Phe-BF3進行3輪治療后，腫瘤在第25天幾乎完全消失；單細胞測序結(jié)果也顯示治療組腫瘤微環(huán)境中CD8+及CD4+T細胞顯著增多，而具有免疫抑制作用的M2型巨噬細胞以及MDSC細胞比例下降。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胞抵抗凋亡相關(guān)，近年來誘導(dǎo)細胞焦亡而非凋亡已逐漸成為一種新的癌癥治療策略?；贜DS的藥物誘導(dǎo)腫瘤細胞焦亡的策略能夠克服單獨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驗中取得良好效果，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都處于實驗階段，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，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，目前文獻報道的能夠誘導(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，進而開發(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，小部分類型腫瘤細胞也存在抗焦亡機制，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?，基于NDS誘導(dǎo)腫瘤細胞焦亡的策略既面臨著空前的機遇，但也存在著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著對焦亡機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)藥物進入臨床，推動腫瘤治療的發(fā)展，切實為腫瘤患者帶來希望。