气体生物活性分子和癌症免疫治疗进展
肿瘤的高死亡率仍然是世界范围内人类生存和健康的主要威胁。近年来,癌症免疫治疗在通过激活宿主自身免疫系统来消除癌症方面取得了迅速的临床进展。联合使用具有生理生物活性的气体分子,如一氧化氮、一氧化碳和硫化氢,已经发展成为一种新的免疫治疗策略。本文综述了近年来利用生物活性气体分子靶向传递到肿瘤微环境的抗肿瘤免疫治疗策略。综述了生物活性气体在免疫系统中的生物作用,并介绍了纳米气体载体在抗肿瘤免疫治疗中的应用及其研究现状。此外,由于气体对超声有特异性的反应,超声辅助气体输送被普遍认为是一种有潜力的增强免疫治疗途径。最后,我们讨论了生物活性气体输送的挑战和机遇,以及声学增强免疫治疗在未来的发展和可能的临床应用的效果。
本综述主要对经典的生物学信号分子和免疫治疗的关系进行了总结,但忽视了对氢气和免疫治疗的相关研究,其实氢气治疗和免疫治疗的关系是值得重视的一个内容,当然这方面的研究比较少也是根本原因。在纳米材料给氢气用于肿瘤治疗的研究方面,国内学者有比较多积累。建议参考其他气体和免疫治疗相关的研究模式,开展氢气和肿瘤免疫治疗相关的研究。
在过去的几十年里,科学家们已经应用生物化学、分子生物学和遗传学的工具,在对抗癌症方面取得了巨大的进展。已经确定了最常用的抗肿瘤治疗,包括减容手术、放疗、化疗和各种治疗的组合。这些经典治疗可以被看作是利用“外力”通过破坏肿瘤细胞获得支持的途径来控制疾病的发展。虽然手术切除、放疗和化疗有明显的治疗效果,但它忽视了人体免疫细胞杀死肿瘤细胞的强大潜力,也忽视了肿瘤细胞可能对免疫细胞的影响。肿瘤免疫疗法是一种依靠机体免疫系统来治疗肿瘤的替代治疗方式,它利用先天免疫系统和适应性免疫系统来对抗肿瘤细胞。被激活的免疫细胞对肿瘤相关抗原(tumor-associated antigens, TAAs)的特异性识别使免疫系统能够精确地靶向和攻击肿瘤细胞,使其成为一种更安全、更有效的方法。然而,临床结果表明,由于许多肿瘤的免疫原性较差,免疫治疗仅对一小部分癌症患者有效。因此,开发一种广泛适用和有效的激活全身抗肿瘤免疫的策略是肿瘤免疫治疗的迫切需要。
气体信号分子作为生物信息传递的特定化学物质,在维持生物稳态和生理功能方面发挥着重要作用。特别是一些气体分子可以作为细胞内信号的信使。例如,一氧化氮(NO)在调节细胞膜离子流动的生理过程中是必不可少的。一些细胞过程,包括细胞骨架组装、细胞迁移、细胞间粘附和死亡,表明气体浓度依赖的方式。最近,一些研究揭示了气体信号分子在调节免疫系统中的潜力。与铝盐或一系列细胞因子等常见免疫佐剂不同,气态信号分子具有更强的生物相容性和代谢能力。然而,大多数气体信号分子对肿瘤生长的抑制作用有限。此外,肿瘤细胞可以通过激活抗死亡途径来保护自己免于死亡。因此,当气体信号分子与其他治疗手段(如化疗、放疗)结合时,通常被认为是实现实际抗肿瘤作用的佐剂。在这方面,当务之急是发展策略,以激活抗肿瘤免疫气体信号分子。
纳米医学和纳米技术的快速发展为高效的诊断成像和治疗应用提供了多样化的治疗纳米平台。一些很有前途的纳米系统已经进入临床试验或实际应用。随着研究的发展,纳米医学促进了几种独特的纳米平台的出现,这些平台装载了活性气体分子或气体供体,可以产生各种治疗气体,以满足各种治疗应用的严格要求。在这篇综述中,我们提供了一个当前的治疗效果的概述,旨在增强免疫治疗使用活性气体分子。气体信号分子在免疫治疗中的优势已经被考虑。将气体信号分子传递到免疫系统中的特定免疫细胞的新发展策略已经被展示出来。最后,我们总结了目前纳米材料辅助气体分子与肿瘤治疗方法结合所面临的挑战和展望。
Liu Y, Chen T, Gu N, et al. Recent progress in bioactive gas delivery for cancer immunotherapy[J]. Progress in Biomedical Engineering, 2022.