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癌症气体疗法综述【温州】
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2024.06.18 江苏

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本文介绍了癌症治疗的气体疗法,涉及的气体包括NO、CO、O2、H2等气体分子及其抗癌机制。使用气体治疗的方式有内源性和外源性刺激,以及联合应用其他方法。本文探讨了利用氧气和氢气改善肿瘤微环境,以及使用氢气生成器、酸响应性纳米药物载体和双响应性纳米粒子等方法提高肿瘤治疗效果。

内源性和外源性刺激响应式气体载体的发展使得气体治疗更加精确和可控。气体治疗与化学动力学疗法、光动力疗法等其他治疗方式结合,可以增强抗肿瘤效果,且具有较低的全身毒性。然而,气体治疗仍面临一些挑战,如具体分子机制尚不明确,刺激模式、气体释放载体和靶向策略仍需优化等。未来,气体治疗在临床应用中的发展前景广阔,值得关注和研究。

论文摘要:气体疗法目前在癌症治疗中受到欢迎,这归功于其可控性、有效性和生物安全性以及用于输送气体的载体的快速发展。在这里,我们介绍了具有确切抗癌效果的各种气体分子,包括一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、氧气(O2)、氢气(H2)等,以及它们的抗癌机制。此外,还总结了刺激响应型输送系统在气体疗法方面的最新进展。就各种刺激方法而言,介绍了用于输送气体的系统设计。此外,还描述了气体疗法与其他治疗方法(包括化疗、放疗(RT)、光动力疗法(PDT)、光热疗法(PTT)等)相结合的策略。最后,讨论了当前气体输送平台的挑战和前景,以及气体疗法的未来发展和临床转化价值。

本文亮点:阐述了各种气体分子在癌症治疗中的应用,包括NO、CO、O2、H2等。

 Liang, Danna, et al. 'Application of gas molecules in cancer therapy.' Biomedical Technology 6 (2024): 46-60.

引言

癌症是一种由于其高度异质性和复杂性而对人类健康构成威胁的疾病。癌症的治疗方法主要包括手术、化疗、放疗、免疫疗法等,但它们都有局限性。例如,手术无法完全切除癌症,残留的肿瘤细胞容易复发和转移,导致高死亡率。化疗的效果通常因药物耐药性和全身毒性而不令人满意。癌症细胞的快速能量代谢导致肿瘤微环境(TME)的独特特征,如缺氧、轻微酸性、过氧化氢(H2O2)的过度表达和血管通透性增加。这些因素使癌症对抗癌疗法产生抵抗。近年来,由于其可控性、有效性和生物安全性,气体疗法受到了广泛关注。通过利用生理气体分子如O2、NO、CO和H2等的独特治疗效果,气体疗法可以应用于治疗许多重大疾病,特别是癌症。在适当浓度下,气体通过逆转Warburg效应抑制癌细胞的存活能力,同时不影响正常细胞的存活。此外,气体分子由于其超低分子量可以自由扩散到肿瘤基质和生物膜中。得益于这些特性,气体疗法可以协同增强其他疗法的效果。例如,通过O2缓解缺氧可以提高化疗、PDT、RT和SDT的效果;通过NO和CO可以恢复对多药耐药(MDR)癌症的化疗药物敏感性。因此,无论是单独使用还是与其他疗法联合使用,气体在治疗肿瘤方面都具有不可估量的潜力。

气体在体内难以用于治疗,因为它会在体内随机扩散并难以在目标组织中有效积累。因此,治疗效果有限,甚至存在气体中毒的风险。因此,正在开发具有可控尺寸和适当特性的载体,以通过主动和被动靶向途径实现气体分子的肿瘤靶向递送。可以使用各种载体进行气体递送。其中,刺激响应型气体递送载体已成为研究的重点。它们可以被内源性刺激物如谷胱甘肽(GSH)、H2O2、乳酸、葡萄糖、酶等和外源性刺激物如光、X射线、超声波、磁场、热等激活。此外,这些载体可以通过典型的增强渗透性和保留(EPR)特性有效地在肿瘤中聚集,并且还可以主动靶向和识别。此外,可以通过调节这些载体的结构、组成和功能来控制气体释放。基于刺激响应型载体的快速进步,可以实现具有特定结构和所需功能的各种所需载体的设计和制造。因此,气体载体的出现为气体开辟了广泛的治疗可能性,并为肿瘤提供了新的治疗模式或辅助疗法。特别是与传统疗法相比,气体疗法可以同时实现高效性和减少副作用,这归功于治疗气体的多个成员及其特定的抗肿瘤机制。目前,许多评论已经介绍了气体在肿瘤治疗中的研究。例如,Jing等人描述了产气纳米平台和气体的抗肿瘤机制。Chen等人回顾了刺激响应型气体递送在肿瘤成像和治疗中的应用。然而,很少有评论全面描述气体在肿瘤治疗中的具体机制、控制释放策略和基于气体的组合疗法。

在这里,我们专注于气体疗法在癌症领域的最新进展。此外,还描述了各种治疗性气体的内在抗肿瘤机制,以及刺激响应型气体载体的研究进展(图1)。进一步讨论了气体疗法的前景和临床转化价值。总的来说,这篇综述旨在提供关于气体疗法的概述,可能激发和促进气体疗法在癌症治疗中的发展和应用。

 

 

图1. 气体疗法的示意图,包括气体分子、内源性和外源性刺激以及肿瘤治疗中的组合策略。

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