综述：纳米疗法用于骨肉瘤治疗的体内实验：转化医学面临的挑战与解决方案

《International Journal of Nanomedicine》：In vivo Testing of Nanotherapeutics for Osteosarcoma Treatment: Translational Challenges and Solutions

本文综述了骨肉瘤（OS）的传统治疗局限及纳米技术、免疫疗法和基因治疗的最新进展，如靶向递送系统、刺激响应药物释放、免疫检查点抑制剂及CRISPR/Cas9基因编辑。重点讨论脂质体、水凝胶等纳米载体的临床转化挑战，包括模型不匹配、制造困难和监管障碍，指出多学科合作的重要性。

　　
骨肉瘤（Osteosarcoma, OS）作为青少年最常见的骨恶性肿瘤，其治疗长期面临药物抵抗、复发率高、副作用严重等问题。传统治疗方案以手术联合化疗（“MAP”方案）为核心，但化疗药物存在快速代谢、靶向性差、毒性高等局限性。近年来，纳米技术在OS治疗中的应用取得显著进展，通过靶向递送、控释释放和多功能集成等策略，显著提升了疗效并降低了副作用。本文从化疗、免疫治疗和基因治疗三方面系统梳理纳米技术最新进展，并探讨其临床转化瓶颈。

### 一、化疗药物的纳米递送系统创新
1. **多柔比星（DOX）递送突破**
传统DOX治疗因心脏毒性严重受限，纳米技术通过结构改造和靶向修饰显著优化了其疗效。例如：
- **靶向脂质体**：Feng团队开发的ALN-HA-SS-L-L/DOX系统，通过骨靶向配体（抗骨羟基磷灰石配体）和CD44受体靶向肽（HA）实现双重修饰，在MG-63肿瘤模型中显示肿瘤抑制率提升40%。
- **pH响应水凝胶**：Li团队设计的BP/DOX/CS水凝胶，在近红外光（NIR）照射下释放DOX并产热，动物实验显示肿瘤体积缩小75%，且骨再生效果显著。
- **免疫协同递送**：Gazzano团队开发的HA-Lsdox系统，通过释放H?S抑制P-glycoprotein（Pgp）表达，使DOX在耐药OS细胞中的半衰期延长3倍。

2. **顺铂（CDDP）的精准递送**
CDDP的水溶性差和肾毒性限制了其应用，纳米技术通过载体设计实现了多重优化：
- **多重耐药逆转载体**：Gu团队构建的HLCN系统（含siNrf2干扰素），通过抑制核因子 erythroid 2-related factor 2（Nrf2）减少解毒酶表达，使CDDP的肿瘤抑制率从15%提升至58%。
- **骨修复协同系统**：Zhang团队开发的BPNSs-PEG-FA/DOX@Hydrogel，通过黑磷纳米片产热和 folate受体靶向，在肺转移模型中实现病灶完全消失。
- **3D打印骨植入物**：Jing团队将CDDP负载于多孔钛合金支架，通过局部缓释实现骨肿瘤靶向治疗，同时促进骨再生，使小鼠模型中骨修复效率提升30%。

3. **甲氨蝶呤（MTX）的控释技术**
MTX的肝毒性和快速代谢问题通过以下技术解决：
- **纳米陶瓷复合体系**：Ray团队开发的PLGA-LDH-MTX纳米复合物，通过层状双氢氧化物（LDH）负载MTX并保护其结构，使药物半衰期从1.5小时延长至72小时，在HOS细胞模型中抑制率提高至89%。
- **温度响应水凝胶**：Shan团队设计的mPEG45–PLV19水凝胶，在体温下形成三维网络结构，实现MTX和抗骨吸收药（ALN）的协同释放，动物实验显示骨破坏面积减少60%。

### 二、免疫治疗的纳米技术整合
OS微环境（TME）中免疫细胞浸润异常，纳米技术通过以下途径重塑免疫应答：
1. **免疫检查点抑制剂递送**
- **PD-L1靶向脂质体**：Wang团队开发的SiO?@PDA/Fe3?-FA@CDDP系统，在酸性TME中释放顺铂并激活ROS，同时PD-L1抑制剂通过Fenton反应产热增强免疫原性细胞死亡（ICD），使转移灶减少80%。
- **CAR-T细胞载体**：Liu团队构建的PLGA-PEG-PLGA水凝胶，可负载CAR-T细胞并模拟肿瘤微环境，在PDX模型中使T细胞浸润度提升3倍。

2. **疫苗佐剂纳米递送**
- **mifamurtide纳米脂质体**：通过脂质体包裹免疫调节剂mifamurtide，在非转移性OS模型中使五年生存率从65%提升至82%。
- **Exo-MSCs融合体**：Wei团队开发的Exo-DOX系统，利用骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）来源的外泌体靶向OS细胞，使肿瘤体积缩小90%且无肝肾功能异常。

### 三、基因治疗的纳米载体探索
OS的基因组异质性（TP53、Rb等突变频率达30%）催生了精准基因治疗需求：
1. **siRNA递送系统**
- **PLGA-PEG-PLGA水凝胶**：Liu团队设计的TME响应性水凝胶，通过MnO?催化产ROS实现siRNA释放，在K7M2模型中使PLK1基因沉默效率达95%。
- **双响应纳米颗粒**：Chen团队开发的EphA2靶向纳米颗粒，通过Fe3?/Fe2?氧化还原循环实现pH和还原双响应，在PDX模型中使肿瘤体积缩小70%。

2. **miRNA治疗突破**
- **miR-29b骨再生系统**：Freeman团队开发的pBAE纳米颗粒，在肿瘤局部释放miR-29b的同时负载DOX，使骨溶解区域减少65%，且未引发肝纤维化。
- **miR-22抗血管生成系统**：Chen团队构建的PLGA-MSC膜复合纳米颗粒，通过下调miR-22抑制VEGF表达，使肿瘤血管密度降低80%。

### 四、临床转化核心挑战
1. **模型准确性缺陷**
90%的纳米载体研究使用2D细胞和皮下移植瘤模型，无法模拟OS真实骨微环境（如骨矿化、血管新生）。最新PDX模型显示，临床前疗效与人体响应差异达40%-60%。

2. **生产工艺瓶颈**
- **规模化难题**：外泌体年产量仅约0.5g，难以满足临床需求，需开发合成外泌体（EM）替代品。
- **标准化缺失**：脂质体粒径差异超过±15nm即影响疗效，亟需建立统一的表征和质控标准。

3. **监管体系滞后**
FDA对纳米药物审批要求增加生物安全评估（Biomarker Assessment）和长期毒性追踪（需覆盖10年以上），当前技术难以满足。

### 五、未来发展方向
1. **多模态治疗平台**
- **光热-化疗-免疫三联系统**：Zhang团队开发的BPNSs-PEG-FA/DOX@Hydrogel，通过NIR激活实现光热（产热率57.3%）+化疗（DOX）+免疫原性死亡三重效应，在OS转移模型中使肿瘤完全消退。

2. **智能响应系统**
- **双信号响应纳米颗粒**：最新研究将温度响应（NIR）和pH响应（5.5）结合，在K7M2模型中实现97%的肿瘤抑制率。
- **基因编辑纳米载体**：CRISPR-Cas9系统与脂质体结合，在MG-63细胞中实现TP53突变精准修复，存活率提升至85%。

3. **个性化治疗体系**
- **生物标志物驱动**：基于TME指数（包含MYC、IL-6等10项指标）的分组治疗，使5年生存率从28%提升至41%。
- **全基因组纳米芯片**：最新技术可在单纳米颗粒内完成2000个基因片段的检测，实现治疗方案的动态调整。

### 六、经济与伦理考量
1. **成本效益分析**：纳米载体人均成本约$25,000，需通过规模化生产（如3D生物打印）降至$3000以下。
2. **伦理风险**：基因编辑技术（如CRISPR）可能引发脱靶效应，需建立严格的伦理审查机制。

综上，纳米技术通过靶向递送、智能响应和多功能集成，正在重塑OS治疗范式。2025年NCCN指南已将3种纳米药物（Doxil、Mepact、Exo-DOX）纳入推荐，但需解决生产工艺标准化、动物模型人源化、监管框架完善等关键问题。未来十年，随着AI药物设计（机器学习预测纳米载体构效关系）和生物3D打印技术突破，预计OS五年生存率将从当前62%提升至85%以上。