首个人体I期试验：碳纳米颗粒-Fe(II)复合物（CNSI-Fe）诱导铁死亡治疗难治性实体瘤的安全性与初步疗效

《Signal Transduction and Targeted Therapy》：Carbon nanoparticle-Fe (II) complex for ferroptosis therapy in refractory solid tumors: a phase I trial

　　

研究人员开发了一种经悬浮注射制备的新型碳纳米颗粒-Fe(II)复合物（CNSI-Fe），通过直接瘤内递送二价铁诱导癌细胞铁死亡（ferroptosis）。临床前研究已表明CNSI-Fe具有有前景的抗肿瘤作用，因而促使开展这项针对难治性实体瘤患者的首次人体、单臂、开放标签、剂量递增I期试验。主要目标包括评估安全性和耐受性，并确定剂量限制性毒性（DLT）和最大耐受剂量（MTD）。次要目标包括确定初步抗肿瘤疗效和药代动力学（PK）。采用3+3设计，在五个剂量（30–150 mg）下，共19例入组患者接受了CNSI-Fe治疗。未达到MTD，仅1例患者（90 mg队列）发生DLT事件。对于所有接受治疗的患者（n=19），常见不良事件（AEs）包括注射部位疼痛（89.5%）、高血压（52.6%）、血清铁水平升高（47.4%）和贫血（47.4%）。药代动力学分析显示铁吸收迅速（达峰时间：0.15–0.41 h）和清除迅速（半衰期：1.96–5.06 h），血清峰浓度范围为3520.33–13961.67 ng/mL。初步疗效估计显示总缓解率（ORR）为10.5%，疾病控制率（DCR）为84.2%。值得注意的是，在淋巴结和肉瘤病灶患者中，DCR达到100%。总体而言，CNSI-Fe表现出良好的安全性特征和有前景的抗肿瘤活性（ClinicalTrials.gov标识符：NCT06048367），支持在II期试验中进一步研究。

论文题名为“Carbon nanoparticle-Fe (II) complex for ferroptosis therapy in refractory solid tumors: a phase I trial”，发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》。铁死亡（ferroptosis，一种铁依赖性脂质过氧化驱动的调节性细胞死亡）靶向肿瘤治疗已成为有前景的策略。铁死亡诱导剂（ferroptosis inducers，FINs）可触发非凋亡、铁依赖性调节性细胞死亡，增强放疗敏感性并克服获得性耐药。但铁死亡与免疫调节关系复杂且双向；小分子FINs因水溶性差、化学不稳定、快速清除和脱靶毒性等，几乎均停留在临床前阶段。纳米技术可提高稳定性、肿瘤选择性递送和控制释放。CNSI-Fe（carbon nanoparticle-Fe (II) complex prepared via suspension injection，经悬浮注射制备的碳纳米颗粒-Fe(II)复合物）由碳纳米颗粒与二价铁整合，作为一体化诊疗平台，通过瘤内递送Fe²⁺诱导铁死亡。临床前研究已在结直肠癌、乳腺癌和胰腺癌模型中显示抗肿瘤活性，与化疗、光热治疗或免疫治疗联合可增强疗效。因此，研究人员开展首次人体、单臂、开放标签、剂量递增I期试验，评估CNSI-Fe在难治性实体瘤患者中的安全性、耐受性、药代动力学（PK）和初步抗肿瘤活性。研究结论为CNSI-Fe安全性可控并具初步抗肿瘤活性，支持II期研究；其意义在于CNSI-Fe是首个实现临床转化的FIN，解决了系统毒性、药物不稳定和生物利用度差等障碍，为铁死亡治疗提供概念验证。

技术方法概括：本研究为首次人体、单臂、开放标签、剂量递增I期试验，采用3+3设计，五个剂量（30–150 mg），在三个中国临床中心（West China Hospital of Sichuan University、Shandong First Medical University Affiliated Cancer Hospital、Enshi Tujia and Miao Autonomous Prefecture Central Hospital）入组19例难治性实体瘤患者。关键技术包括CNSI-Fe制备与理化表征（TEM、DLS、FTIR、Raman、XPS）、血清铁药代动力学检测（ICP-MS）、安全性评估（CTCAE v5.0）、疗效评价（RECIST 1.1），以及临床前细胞和动物模型中的抗增殖、细胞内铁、氧化应激标志物、ESR、Western blot和流式细胞术分析。

研究结果：

Generation of CNSI-Fe with strong antitumour potency in preclinical models：研究人员将碳纳米颗粒与硫酸亚铁结合形成稳定复合物（直径199.4±4.9 nm；PDI=0.137），6 h内稳定。体外4T1细胞研究中，CNSI-Fe抑制增殖，增加细胞内铁和羟自由基，增加H₂O₂和MDA，降低过氧化物酶（POD）活性和还原型谷胱甘肽（GSH），诱导铁死亡。体内六个异种移植模型中抑制肿瘤生长。结论：CNSI-Fe通过铁依赖性脂质过氧化诱导铁死亡，具广谱抗肿瘤活性和良好安全性。

Trial design and patient characteristics：首次人体I期剂量递增，3+3设计，五个剂量30、60、90、120、150 mg。主要目标DLT和MTD；次要目标疗效和PK。入组标准包括年龄18–80岁、组织学或细胞学确认的晚期实体瘤、标准治疗难治或无有效方案、至少一个可测量病灶、病灶可瘤内注射、ECOG 0或1。中位年龄55岁（44–73岁），男女比1.4:1；肉瘤26.3%（n=5），头颈癌21.1%（n=4），非小细胞肺癌15.8%（n=3）；84.2%（16/19）为IV期，全部至少接受两种全身治疗。结论：确定入组人群特征。

Treatment：CNSI-Fe在每21天周期第1天通过超声或CT引导瘤内给药。DLT在周期1按CTCAE v5.0评价。SD或更好者可接受第二周期。剂量水平人数为30 mg（n=3）、60 mg（n=4）、90 mg（n=6）、120 mg（n=3）、150 mg（n=3）。90 mg队列因一例患者发生两个DLT事件（3级注射部位疼痛和4级高脂酶血症）扩展至6例。结论：完成剂量递增实施。

Clinical outcomes：I期试验2022年12月至2024年9月，20例合格，19例接受治疗；12例（63.2%）单周期，7例（36.8%）两周期，至少1个月随访。19例安全性评估；一例T02002因治疗相关严重不良事件（3级过敏反应）提前终止且给药未达计划60 mg的80%（48 mg），排除DLT评估，18例DLT评估；一例T01006一般状况差未进行疗效评估，18例疗效评估。结论：确定安全性和疗效可评估人群。

Safety：所有治疗患者发生治疗相关AEs，73.7%（14/19）为3级及以上。常见AEs为注射部位疼痛（89.5%）、高血压（52.6%）、高铁血症（47.4%）、贫血（47.4%）。SAEs 8例（42.1%），包括恶性肿瘤进展（n=3）和癌痛（n=2）；显著SAEs包括3级过敏反应、4级上消化道出血、5级恶性肿瘤进展相关死亡。DLT两事件发生于90 mg队列患者T01011：3级注射部位疼痛和4级高脂酶血症；未确定MTD。铁稳态监测显示9例（47.4%）短暂高铁血症，无患者符合临床铁中毒标准。血液学变化包括贫血、淋巴细胞减少和血小板计数波动；无4级血液学毒性或治疗相关器官衰竭。心血管事件包括高血压、低血压、心动过速、T波异常和心悸；胃肠道事件包括呕吐和恶心；呼吸事件包括呼吸困难；肝脏事件包括低白蛋白血症和ALT升高。结论：CNSI-Fe安全性可控，不良反应主要为局部和血液学毒性。

Clinical efficacy：18例可评估。注射病灶中两例PR，ORR为10.5%（95% CI 1.3–33.1）；14例SD，DCR为84.2%（95% CI 60.4–96.6）。总体肿瘤病灶中一例PR，ORR为5.3%（95% CI 0.1–26.0）；12例SD，DCR为68.4%（95% CI 43.5–87.4）。注射病灶疗效优于总体。淋巴结注射病灶3例DCR 100%，肉瘤5例DCR 100%。两例CR：一例MELTVR伴淋巴结转移患者接受单次60 mg CNSI-Fe注射后，淋巴结从16.4 mm降至5.0 mm，达到CR；全基因组和外显子测序发现HERC2和AKR1C1等铁死亡相关基因改变。另一例甲状腺乳头状癌伴淋巴结转移患者接受两次30 mg注射后，淋巴结短轴直径第42天减少30.1%，第425天和第520天CT显示转移完全消退，达到CR。结论：CNSI-Fe具初步抗肿瘤活性，特定淋巴结和肉瘤病灶获益明显。

Pharmacokinetics：瘤内注射后血清铁快速升高和清除。C_max为3520.33–13961.67 ng/mL（正常值7.8倍），T_max为0.15–0.41 h，t_1/2为1.96–5.06 h，CL为1985.00–12456.56 mL/h，肝脏为主要储存器官。30–150 mg剂量范围内，C_max及AUC_0-t、AUC_0-∞与剂量呈非线性关系。19例中10例血清铁超过5000 ng/mL，患者T01016达35179 ng/mL，但铁中毒症状轻微，无需去铁胺螯合治疗。结论：CNSI-Fe具快速吸收、快速清除和有限全身暴露的独特PK特征。

讨论部分总结：本研究为first-in-class I期试验，评估CNSI-Fe治疗难治性实体瘤。CNSI-Fe安全性可控，临床活性鼓舞，最佳总体反应为PR。剂量至150 mg在3例中临床耐受，一例累积血清铁超过35000 ng/mL。PK显示快速系统清除和缩短的消除t_1/2。虽然超过20类FINs在临床前探索，CNSI-Fe是首个实现临床转化的FIN，解决了系统毒性、药物不稳定和生物利用度差等障碍。耐受性方面，两例DLT为注射部位疼痛和脂肪酶升高；常见AEs为短暂注射部位疼痛和高血压；无4级及以上血液学或肝肾功能毒性。短暂高铁血症未伴随临床显著铁毒性，归因于纳米颗粒递送Fe²⁺的独特PK，允许高瘤内滞留而无全身过载。疗效方面，DCR为68.4%，一例PR；淋巴结注射病灶DCR 100%，可能与纳米颗粒在网状内皮系统滞留增强有关。对一例敏感患者的驱动基因分析发现HERC2和AKR1C1等铁死亡相关基因，泛癌分析提示其驱动基因特征与铁死亡敏感性相关，提供患者分层框架。ORR较低可能部分与瘤内液化影响疗效评价有关，未来需优化注射技术、联合治疗和改进产品设计。癌细胞内在铁死亡抵抗仍是挑战，涉及强内源性抗氧化系统、次优细胞酸度和有限过氧化氢可用性。CNSI-Fe可增加CD8⁺ T细胞和M1型巨噬细胞并抑制M2极化，提示其作为“ferro-immuno-nanomedicine”的潜力。目前尚无铁死亡治疗的人体数据，本注册临床试验提供首个基础证据。研究结论部分翻译为：经瘤内注射给药的CNSI-Fe对铁死亡敏感的实体瘤有效，但该单臂研究存在局限性，需要通过随机II/III期试验进一步评估。此外，异质性队列和缺乏生物标志物驱动的入组可能限制CNSI-Fe普适性的验证。考虑到CNSI-Fe与免疫治疗的协同作用，联合治疗可能是一种有前景的策略，值得进一步临床研究。