综述:新兴纳米技术在卵巢癌早期检测、诊断及干预中的作用

【字体: 时间:2025年05月08日 来源:Journal of Ovarian Research 3.8

编辑推荐:

  这篇综述聚焦卵巢癌,探讨新兴纳米技术在此领域的应用。纳米技术在卵巢癌早期检测、诊断和干预方面潜力巨大,可提高检测率、精准度。但它也面临监管、技术和经济等挑战。未来与精准医学、人工智能结合,有望变革卵巢癌治疗。

  

卵巢癌现状与纳米技术的潜力


卵巢癌是全球严峻的公共卫生问题,死亡率高且早期检测困难。2020 年全球约 31.3 万新确诊病例,是女性癌症死亡的第五大原因,美国女性终生患病风险约 1/78,63 岁以上人群发病率明显上升 。疾病早期常无症状,现有诊断方法如经阴道超声(TVU)和血清 CA125 检测,敏感性和特异性不足,易出现假阳性和假阴性。

早期检测对卵巢癌患者意义重大,I 期患者五年生存率超 90%,而晚期预后极差 。纳米技术在医学领域的应用带来希望,其在卵巢癌治疗中主要有三方面作用:一是靶向药物递送,纳米颗粒可将抗癌药物精准运输到恶性细胞,减少对健康组织的损伤,提高药物疗效;二是增强成像技术,提供更好的对比剂,有助于在分子水平更早发现肿瘤;三是用于开发高灵敏度生物传感器,以极少量样本检测卵巢癌相关生物标志物,推动无创检测发展。

研究方法


为全面了解纳米技术在卵巢癌早期检测、诊断和干预中的应用,研究人员检索了 PubMed、Web of Science、Scopus 和 Google Scholar 等多个数据库,时间跨度为 2000 年 1 月至 2024 年 10 月。通过 “nanotechnology”“ovarian cancer”“early detection”“diagnosis”“biomarkers”“nanoparticles” 等关键词及布尔运算符组合进行检索,最初检索到 375 篇文章,去除 85 篇重复文献后,对剩余 290 篇进一步评估。因语言(40 篇非英文)、可获取性(55 篇无法获取全文)和相关性(140 篇与卵巢癌或纳米技术无关)等原因排除 235 篇,最终 55 篇纳入全文回顾和分析。为避免发表偏倚,由两位独立作者进行定性审查,有分歧时通过讨论解决,还考虑用漏斗图和 Egger 检验等统计方法评估偏倚 。

卵巢癌现有诊断方法


目前卵巢癌诊断主要依赖影像学评估和生物标志物检测,但都存在局限性。TVU 是常用的初步诊断工具,结合国际卵巢肿瘤分析(IOTA)简单规则,能分析卵巢大小、形状等特征判断恶性可能性 。计算机断层扫描(CT)可对腹部和盆腔进行更广泛成像,但早期检测效果不佳。

生物标志物检测方面,癌抗原 125(CA125)是常用标志物,不过其特异性不足,在良性疾病中也可能升高。CA125 敏感性约 77%,特异性约 93.8%,23% 的患者初期水平正常 。人附睾蛋白 4(HE4)与 CA125 联合,通过卵巢恶性肿瘤风险算法(ROMA)可提高诊断准确性 。但生物标志物在早期检测中的可靠性仍有问题,HE4 可能漏检某些亚型,TVU 的结果解读也存在差异。而且,由于早期症状不明显和医生认知不足,从症状出现到确诊的时间往往较长,急需新的有效生物标志物用于早期检测。

纳米技术基础


纳米技术是在纳米尺度(1 - 100 纳米)操纵材料的关键领域,融合物理、化学、生物和材料科学,利用该尺度下材料独特的增强强度、减轻重量和改善电学特性等性质,推动医学和癌症诊断创新。在癌症诊断中,纳米材料至关重要,纳米颗粒是核心组成部分。例如,金纳米颗粒(AuNPs)生物相容性好,可增强拉曼光谱等成像技术 ;量子点(QDs)具有独特光学性质,用于生物成像和生物标志物检测;磁性纳米颗粒有助于磁共振成像(MRI)和靶向药物递送,提高诊断和治疗精度 。

纳米传感器也发挥关键作用,利用纳米材料提高检测生物分子的灵敏度和特异性,能更有效地识别癌症相关蛋白质或核酸 。纳米载体如聚合物和脂质基载体,可将治疗剂靶向输送到癌细胞,提高药物疗效并减少副作用 。纳米材料与生物系统的相互作用受增强渗透和滞留(EPR)效应等机制影响,纳米颗粒可借助 EPR 效应在肿瘤组织中积累,还能通过功能化实现靶向结合,提高诊断效率和准确性。

纳米技术在卵巢癌早期检测和干预中的应用


  1. 特定纳米颗粒在生物标志物检测中的作用:金纳米颗粒(AuNPs)和上转换纳米颗粒(UCNPs)等在癌症诊断中对提高生物标志物检测的灵敏度和特异性至关重要。UCNPs 用于免疫分析检测重要生物标志物,信号背景比高,有助于通过血液生物标志物更早发现癌症 。AuNPs 是液体活检中检测低丰度生物标志物的有效探针,借助表面等离子体共振等技术提高检测能力 ,还能改善 MRI 和 CT 等成像效果,便于观察肿瘤和监测个性化治疗 。近期纳米传感器检测限达到飞摩尔浓度,推动了早期筛查发展 。
  2. 纳米传感器用于早期诊断:纳米传感器是癌症早期检测的重要工具,利用纳米技术进步提高诊断准确性和速度。它通过识别卵巢癌等癌症相关生物标志物,实现及时干预。电化学纳米传感器通过电化学反应检测癌症生物标志物,灵敏度和特异性高,可监测血液样本中的循环肿瘤细胞(CTCs) 。光学纳米传感器利用荧光纳米颗粒等光基技术进行实时成像,能发现小肿瘤,在早期诊断中潜力巨大 。磁性纳米传感器可从复杂生物样本中分离癌细胞,更好地追踪罕见的 CTCs 。针对卵巢癌,纳米传感器可通过检测 CTCs 和结合 CA - 125 等生物标志物,实现无创监测,对早期诊断意义重大。研究发现,联合检测多种生物标志物(如 cf - DNA)可提高检测灵敏度,联合检测灵敏度可达约 91.67% 。OVA1 检测也显示出多生物标志物检测方法的优势,虽然可能出现假阳性,但比单独检测 CA125 能发现更多癌症病例 。
  3. 纳米载体用于药物递送和成像:纳米载体作为工程化纳米颗粒,凭借小尺寸和大表面积等独特性质,在医学药物递送和成像中发挥重要作用。它能实现化疗药物的靶向递送,提高疗效并减少副作用。脂质体、树枝状聚合物和聚合物纳米颗粒等多种纳米载体已被开发用于优化癌症治疗中的药物递送 。纳米载体利用增强渗透和滞留(EPR)效应,在肿瘤组织中比传统药物更易积累,改善治疗效果 。例如,氧化铁纳米颗粒可与化疗药物阿霉素(DOX)结合并标记用于成像,具有高载药量和 pH 依赖释放特性 。磷酸钙纳米载体生物相容性好,能递送抗癌药物和成像探针,功能化后对肿瘤细胞的选择性更高 。此外,纳米载体还能增强成像技术,用于监测药物分布和治疗效果。MRI 借助纳米颗粒提高图像对比度,正电子发射断层扫描(PET)利用放射性标记的纳米载体实时追踪药物 。超声响应性纳米载体则将有效药物递送与实时成像功能相结合,在特定频率下释放治疗药物 。

纳米技术在卵巢癌诊断中的最新进展


纳米技术为卵巢癌诊疗带来变革。近期创新聚焦于纳米传感器能检测低浓度癌症特异性蛋白。斯隆?凯特琳研究所的 Daniel Heller 团队开发的可植入纳米传感器,可连续监测 CA125 和 HE4 等卵巢癌关键生物标志物,目前正进行人体组织早期试验以验证其临床有效性 。

除纳米传感器,脂质体和树枝状聚合物等纳米载体系统因能改善药物靶向递送受到关注,在提高治疗效果的同时降低副作用 。金纳米颗粒、碳纳米管和量子点等特殊纳米颗粒的设计,提升了癌症检测技术的灵敏度和特异性。比如,碳纳米管与癌症生物标志物结合后能发射红外光,便于无创检测 。功能化纳米颗粒可精准靶向卵巢癌细胞,实现诊断和治疗一体化(即 “诊疗一体化”) 。

纳米技术与传统诊断技术结合,推动了综合筛查方法的发展。纳米颗粒增强了液体活检对循环肿瘤 DNA(ctDNA)的分析能力,为传统活检提供了更微创的替代方案 。纳米颗粒应用于 MRI 和 PET 扫描等成像方式,改善了肿瘤可视化效果,有助于更有效地监测治疗反应 。这些先进技术的整合,不仅提高了诊断精度,还便于持续评估治疗效果。

纳米技术面临的挑战和局限


纳米技术虽潜力巨大,但面临诸多挑战,限制了其广泛应用,主要体现在监管、技术和经济方面。

监管框架不完善,纳米材料独特性质带来未知健康风险,目前缺乏全面风险评估,同时存在工人安全和纳米颗粒暴露的伦理问题 。技术上,传统分析方法难以检测和量化纳米材料,增加了风险评估和监管难度 。经济层面,纳米技术生产成本高且难以规模化生产,当前多依赖低效的批次生产方式。连续流生产等方法虽可降低成本,但因初期投资大、定制需求多,应用受限 。

未来方向和展望


卵巢癌治疗正朝着个性化医学方向发展,依据肿瘤基因特征制定治疗方案。基因组检测可识别特定突变,如 BRCA 突变或同源重组缺陷(HRD),携带这些突变的患者使用 PARP 抑制剂治疗效果显著 。贝伐单抗和 PARP 抑制剂等维持疗法与传统化疗结合,可延长无进展生存期和提高总体生存率 。精准医学提高了治疗响应率,有助于筛选临床试验候选人 。

纳米技术与人工智能(AI)和机器学习结合,将彻底改变治疗方法。纳米颗粒更精准地递送药物,AI 根据肿瘤遗传学预测患者反应,制定更有效的个性化治疗方案 。学术界、制药业和医疗保健行业的合作对推动新疗法研发至关重要,促进知识共享,加速创新疗法进入临床应用,有望改善患者护理标准和治疗策略 。

结论


纳米技术在卵巢癌检测和诊断领域实现了变革性突破。其在增强生物标志物识别、改进成像技术、发展无创诊断方法和靶向药物递送方面的创新,为早期检测提供了可能,重塑了个性化癌症治疗格局 。尽管面临诸多挑战,但随着研究深入和技术进步,纳米技术有望成为肿瘤学标准治疗手段。将这些进展融入临床实践,通过及时干预和个性化治疗,可提高卵巢癌患者生存率和生活质量,为抗击癌症做出重要贡献。

局限性


本综述探讨了新兴纳米技术在卵巢癌早期检测、诊断和干预中的作用,但纳米技术在卵巢癌检测方面普遍缺乏临床转化证据。本综述也存在不足,如未充分考虑不同研究方法的差异,可能影响对各方法有效性和可靠性的判断;忽视了诊断设备和程序标准化的挑战,导致诊断准确性和可靠性存在差异;同时未深入探讨纳米技术应用的监管、伦理问题以及经济影响,包括研发、生产和临床使用的高昂成本 。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号