胶质母细胞瘤（GBM）化疗-光动力纳米平台的最新进展：架构、靶向递送与临床转化就绪度评估

《International Journal of Molecular Sciences》：Recent Developments in Chemo-Photodynamic Nanoplatforms for Glioblastoma Treatment

多形性胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme, GBM）由于其浸润性生长、细胞异质性、治疗耐药以及跨血–脑屏障（blood–brain barrier, BBB）药物渗透有限，仍是治疗最困难的恶性脑肿瘤之一。将光动力疗法（photodynamic therapy, PDT）与化疗整合于单一纳米平台，可将活性氧（reactive oxygen species, ROS）的光生成与化疗药物的细胞毒作用结合起来，同时改善二者向肿瘤细胞的协调递送。本综述总结近年来基于纳米颗粒、联合PDT与化疗治疗GBM的策略。研究人员通过PubMed、Web of Science和Scopus数据库检索2025年1月至2026年8月发表的文献。所分析体系包括光反应性有机纳米聚集体、基于ZnO的纳米复合材料、脂质纳米载体、双靶向脂质体以及基于共价有机框架（covalent organic frameworks, COFs）的平台。这些纳米平台实现了多种治疗整合形式，包括光触发药物释放、光敏剂与化疗药物的共包封、线粒体靶向，以及通过配体靶向胶质瘤细胞和BBB模型。现有研究总体上显示光激活后细胞毒性增加，部分体系显示化疗与PDT之间的协同效应。然而，现有证据不足以支持当前报道的化疗-PDT纳米平台的转化就绪度。五个体系中有三个仅在体外评价，仅一个在原位胶质瘤模型中研究，若干研究依赖替代性代谢测定或与深部颅内疾病相关性有限的照射条件。因此，当前文献应主要视为协调化疗-PDT递送的概念验证证据，而非临床适用治疗的证据。向临床相关性推进需要围绕现实光递送限制、缺氧GBM微环境、脑相关递送途径以及具有治疗意义的体内终点来设计平台。

1. 引言
GBM是成人最常见的原发性恶性脑肿瘤，标准治疗包括最大安全切除、放疗联合替莫唑胺（temozolomide, TMZ）及辅助化疗，但中位生存期仍低于两年且多数患者复发。其治疗困难与浸润性、异质性、细胞可塑性、耐药性胶质瘤干细胞亚群、免疫抑制性肿瘤微环境以及BBB对药物递送的限制有关。PDT依赖光敏剂、分子氧和相应波长光激活，通过I型和/或II型光化学反应生成ROS，诱导氧化应激和肿瘤细胞死亡，并可损伤肿瘤血管、诱导免疫原性细胞死亡及抗肿瘤免疫应答。然而，PDT受缺氧、光组织穿透差、光敏剂聚集和非特异性分布等限制。将PDT与化疗联合可针对DNA损伤、增殖和存活等不同机制，纳米载体可改善光敏剂溶解性、稳定性、肿瘤蓄积和选择性递送。该综述检索2025年1月至2026年8月文献，筛选直接研究GBM、涉及PDT或相关光敏剂平台及纳米结构治疗系统的原创实验研究，最终在35项纳米颗粒介导PDT研究中确定5项同时联合化疗的研究。

2. 纳米颗粒的架构
所分析纳米平台架构差异显著，包括单组分有机纳米聚集体、超分子包合物、多孔多组分药物递送系统及以活细胞为载体的生物杂交平台。Acr-Cbl nano为基于π扩展吖啶光笼的单组分有机纳米平台，其中Acr为吖啶光活性部分，Cbl为苯丁酸氮芥（chlorambucil）。该体系中光敏剂与药物并非分别载入额外载体，而是通过共价连接形成单一偶联物，经再沉淀法形成约112 nm球状纳米聚集体；可见光下C–O键异裂释放活性苯丁酸氮芥，吖啶部分生成单线态氧（¹O₂）。NCP（ZnO-Cys-Flx-TMZ-MB）以约25 nm ZnO纳米颗粒为无机支架，经L-半胱氨酸（Cys）功能化后负载氟西汀（Flx）、TMZ和亚甲蓝（MB）。脂质平台Cela@Lip-IRH由卵磷脂、胆固醇和DSPE-PEG衍生物构成，IR780共价连接DSPE-PEG-NH₂并暴露于表面，兼具光敏剂和线粒体靶向作用。BTP-7/BR2-ICG/MTO-LP采用薄膜水化法，以磷脂酰胆碱（PC）和胆固醇形成双层，共包封吲哚菁绿（ICG）与米托蒽醌（MTO），并引入DSPE-PEG–BTP-7和DSPE-PEG–BR2实现双靶向。OT@COF-RVG基于β-酮烯胺COFs，COFTFP-DABP为多孔骨架，孔内共载TMZ和OSMI-4，外层以氨基化PEG包覆并连接RVG-29肽。

3. 所用光敏剂
各平台光敏剂涉及吖啶光笼、吩噻嗪和菁染料及光活性COFs，照射条件从可见光、655 nm红光到808 nm近红外光（NIR）。Acr-Cbl nano以π扩展吖啶光笼共价偶联苯丁酸氮芥，在λ ≥ 410 nm可见光下释放药物并生成¹O₂，量子产率Φ_Δ = 0.58，光解产物Acr-OH为0.49；但其需要短波长可见光，400–430 nm区光学穿透深度低于0.5 mm，而GBM细胞可浸润至距可见病灶约4 cm，限制其对弥漫病变的作用。NCP中MB在655 nm激活，最大吸收约660–665 nm，但水环境中易聚集自猝灭；嵌入纳米复合物后消光系数由0.08增至3.21 mL mg^?1 cm^?1，约40倍。Cela@Lip-IRH中IR780吸收约780 nm，掺入后红移至约790 nm，808 nm照射可有效生成¹O₂，并优先蓄积于线粒体。BTP-7/BR2-ICG/MTO-LP中ICG在808 nm激活，兼具ROS生成与光热效应，但其单线态氧量子产率较低且易聚集和光降解。OT@COF-RVG不使用常规分子光敏剂，而由COFTFP-DABP直接发挥光活性，白光照射后主要生成超氧阴离子自由基（O₂^•?）和羟自由基（•OH），无明显¹O₂生成，提示以I型PDT为主，在缺氧GBM微环境中可能更具优势。文章还讨论了间质PDT（iPDT）和术中腔内照明等光递送策略。

4. 所用化疗药物
化疗药主要靶向DNA或关键存活通路，与PDT的ROS机制互补。Acr-Cbl nano使用苯丁酸氮芥，其为氮芥类双功能烷化剂，可共价修饰DNA并形成交联；可见光照射90 min后超过80%药物释放，暗处72 h无明显释放，LN18细胞中IC₅₀由54降至15 μM，凋亡比例由3.93%升至10.37%。NCP和OT@COF-RVG均使用TMZ。TMZ为口服单功能甲基化剂，可转化为MTIC并甲基化DNA，主要形成N⁷-鸟嘌呤加合物，O⁶-鸟嘌呤加合物虽少但通过错配修复（MMR）系统产生显著细胞毒；O⁶-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶（MGMT）是其耐药机制。NCP中TMZ在pH 7.4下120 h仅释放约15%，pH 6.9并激光照射后40 min释放87%，联合激光增强C6细胞毒性。OT@COF-RVG共载TMZ与O-GlcNAc转移酶抑制剂OSMI-4，TMZ载药量62.1%；OSMI-4增强TMZ细胞毒并促进PD-L1溶酶体降解。BTP-7/BR2-ICG/MTO-LP使用MTO，其嵌入DNA并稳定拓扑异构酶II–DNA复合物；MTO包封率约96 ± 1%，C6细胞中双修饰脂质体IC₅₀约101 ± 1 ng/mL，低于游离MTO的290 ± 2 ng/mL和PEG-ICG/MTO-LP的210 ± 1 ng/mL，但未进行体内评价。Cela@Lip-IRH使用celastrol，其可抑制呼吸链复合物I并诱导线粒体凋亡；pH 8.0并NIR照射48 h后近90%释放，C6细胞IC₅₀由0.53降至0.15 μg/mL，联合指数0.106，显示强协同。

5. 胶质母细胞瘤的递送与靶向策略
GBM递送受BBB、肿瘤血管通透性异质、弥漫浸润和致密细胞外基质限制。Acr-Cbl nano无GBM特异性配体或主动跨BBB设计，仅显示LN18细胞时间依赖摄取，脑内生物分布和跨BBB能力未知。NCP利用氟西汀靶向AMPA受体（AMPARs），因高级别胶质瘤中AMPARs高表达且GluR1/GluA1亚基过表达，但研究未直接验证该机制特异性，也未评估跨BBB和体内分布。Cela@Lip-IRH中IR780促进肿瘤细胞摄取和线粒体定位，可能通过有机阴离子转运多肽（OATPs）介导；C6细胞中Lip-IRH相关荧光比例达98.6%，高于未修饰Lip的54.2%，并增强三维球体穿透和皮下C6模型肿瘤蓄积，但皮下模型不能证明跨BBB。BTP-7/BR2-ICG/MTO-LP表面修饰BTP-7和BR2，BTP-7靶向去糖基化短蛋白聚糖（dg-Bcan），BR2促进膜穿透；双修饰脂质体在C6细胞、Transwell BBB模型和C6球体中摄取和穿透均优于单配体或未修饰体系，但未进行体内治疗评价。OT@COF-RVG以RVG-29肽靶向中枢神经系统，可能通过烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR）介导；其增强U87MG和U251细胞摄取及Transwell BBB模型转运，并在原位胶质瘤模型中显示肿瘤中央蓄积增加。文章强调，体外Transwell结果不能直接等同于体内跨完整BBB和颅内肿瘤蓄积。

6. 纳米平台的比较分析
五个纳米平台在结构复杂性、光活性成分、照射需求、化疗药物、靶向策略和临床前验证水平上差异显著。Acr-Cbl nano结构最简化，将光敏和光触发化疗整合于单分子，但短波长可见光、无主动靶向和无体内验证限制其转化意义。NCP引入多组分设计，但AMPAR靶向特异性未直接证明且仅体外评价。Cela@Lip-IRH和BTP-7/BR2-ICG/MTO-LP采用NIR响应菁染料和更先进靶向；前者IR780兼具光动力和线粒体定位，并实现pH依赖celastrol释放，但体内仅皮下C6模型；后者双肽策略改善细胞摄取、BBB模型转运和球体穿透，但无体内治疗评估。OT@COF-RVG功能最复杂，整合光活性COF、TMZ、OSMI-4和RVG-29介导靶向，具有I型光动力、化疗增敏和免疫调节作用，并且是唯一在原位胶质瘤模型中评价的平台；但其复杂结构可能增加可重复性、药代和安全评估难度。总体而言，直接比较 efficacy 受实验模型和治疗条件异质性限制。

7. 纳米平台有效性评估
疗效评价主要使用多种体外胶质瘤模型，体内治疗研究仅涉及Cela@Lip-IRH和OT@COF-RVG。Acr-Cbl nano在LN18细胞中光激活后IC₅₀下降并增加ROS和凋亡，但未体内评价。NCP在C6细胞中增加ROS和细胞毒性，并加速TMZ释放，但仅体外。Cela@Lip-IRH在C6细胞中显示强chemo-PDT协同，IC₅₀由0.53降至0.15 μg/mL，诱导免疫原性细胞死亡和树突状细胞成熟；皮下C6模型中与NIR联合抑制肿瘤生长97.5%，并增加CD4⁺和CD8⁺淋巴细胞招募，但因使用BALB/c裸鼠，T细胞免疫严重受损，解释该结果需谨慎。BTP-7/BR2-ICG/MTO-LP对C6细胞毒性高于游离MTO，伴随ROS和ICG光热效应，但未体内评估。OT@COF-RVG验证最全面：体外OSMI-4增强TMZ并降低PD-L1，光激活增加ROS和免疫原性细胞死亡；GL261-Luc原位模型中抑制肿瘤进展、减少增殖、增加凋亡并延长生存，且CD8⁺淋巴细胞耗竭可减弱疗效，提示免疫反应具有功能作用。文章指出，MTT和CCK-8等短期代谢测定不能证明持久肿瘤清除或克隆形成能力丧失，主要基于此类测定的平台应视为机制或筛选证据。

8. 初步安全性与生物相容性发现
现有安全性数据有限且范围不一。Acr-Cbl nano在非光激活条件下对SVG P12细胞毒性较低，浓度达30 μM时MTT代谢活性仍高于对照的80%。BTP-7/BR2-ICG/MTO-LP缺乏全面安全性评估，尤其无体内系统毒性研究。Cela@Lip-IRH溶血低，且未引起主要器官显著组织病理改变。OT@COF-RVG未引起显著组织病理变化或血液生化异常，并显示低溶血。总体而言，所选体系短期生物相容性较好，但研究范围有限，长期安全性数据缺乏。从转化角度看，尤其对复杂无机和COF基纳米平台，短期结果不能说明系统给药后的长期命运，仍需研究生物分布、药代动力学、降解、清除及主要器官或中枢神经系统长期蓄积。脑靶向平台还应评估潜在神经毒性和神经炎症。

9. 经验教训与转化优先事项
现有研究提示，增加chemo-PDT纳米平台的结构复杂性并不必然提高转化相关性。未来系统应从一开始围绕颅内GBM的特定限制设计，而非主要优化细胞培养性能。这要求同时考虑临床可行的光递送、缺氧条件下的活性、颅内肿瘤组织的有效暴露以及具有生物学意义的疗效指标。良好的细胞摄取、代谢测定反应或体外BBB模型转运应视为初步证据，而非治疗成功的预测指标。未来进展可能需超越现有纳米载体的增量优化，更重视直接解决脑内PDT物理限制的策略，包括与间质或腔内光递送整合、降低氧依赖的光化学机制以及可到达更深组织的替代激发策略。这些方法仍属实验性，但比继续优化照射需求或实验验证与GBM临床特征不匹配的平台更具合理方向。

10. 结论
现有证据表明，将化疗与PDT整合于纳米颗粒系统治疗胶质瘤在技术上是可行的，但尚未建立其转化就绪度。近期文献确定的五个chemo-PDT平台中，三个仅体外评价，两个进行体内治疗测试，仅一个在原位胶质瘤模型中研究；若干效应基于短期代谢测定或与深部颅内疾病相关性有限的照射条件。因此，当前研究的主要价值在于提供设计经验，而非证明新兴临床治疗。未来发展应优先考虑临床可行光递送、与缺氧GBM微环境兼容的光化学、可证明的颅内肿瘤组织暴露以及反映持久肿瘤控制的治疗终点。纳米颗粒介导的chemo-PDT能否最终改善GBM临床结局仍未解决。