RG-7461

靶向癌症相关成纤维细胞：治疗策略、转化挑战与未来展望 关键信息： 1. CAF是肿瘤微环境中的异质性细胞群体，具有促肿瘤和抑肿瘤双重功能，其异质性和可塑性是靶向治疗的主要障碍。 2. 目前尚无标准化CAF分类系统，常用生物标志物如FAP、α-SMA等缺乏亚型特异性，不能可靠区分功能不同的CAF状态。 3. 药理学和生物学CAF靶向治疗包括ECM靶向药物、信号抑制剂、细胞因子中和剂、重编程药物和FAP靶向生物制剂，但均未在临床研究中产生一致的持久临床获益。 4. 临床转化面临5个相互关联的障碍：CAF异质性和可塑性、患者选择和生物标志物局限性、临床前-临床不匹配和联合治疗依赖性、肿瘤渗透不足和全身毒性、信号冗余和通路补偿。 5. CAF靶向纳米颗粒分为抗ECM抗肿瘤纳米颗粒、基于核酸的抗肿瘤纳米颗粒和金属基多功能纳米颗粒3类，均处于临床前阶段，面临理化性质、递送效率、制造复杂性和安全性等挑战。 6. 生物启发和活体平台包括仿生膜基纳米平台、工程化细菌、基于CAF的仿生陷阱和CAF靶向工程化细胞疗法，每种平台具有独特优势但也引入生物安全、制造和临床实施方面的新挑战。 7. 技术进步扩展了CAF靶向策略的功能库，但未消除核心生物学和临床障碍；技术复杂性应通过其克服明确定义的临床障碍的能力来证明。 8. 未来方向应优先识别功能定义的CAF状态、优化临床相关晚期疾病模型、开发针对明确定义临床需求的治疗平台。 9. 提出了生物标志物驱动的转化路线图，将CAF状态发现、生物标志物开发、临床前评估、治疗优化和生物标志物引导的临床转化整合在迭代完善框架内。 10. 提出了假设生成序贯癌细胞/CAF双靶向策略，先通过癌细胞膜涂层平台消除恶性细胞，再通过CAF定向纳米平台重编程基质，可能建立自增强的癌症-CAF-癌症循环，但需系统实验验证。 引言 癌症相关成纤维细胞(CAF)是肿瘤微环境(TME)中一类异质性非上皮、非癌、非内皮、非免疫的间充质来源细胞，位于肿瘤内部或邻近区域。CAF通过分泌细胞外基质(ECM)成分、细胞因子和趋化因子塑造TME。CAF来源的ECM可形成致密的物理屏障，阻碍药物渗透；而CAF来源的细胞因子和趋化因子则通过旁分泌或近分泌信号通路调控癌细胞。除与癌细胞直接相互作用外，CAF还与邻近CAF、免疫细胞及其他基质细胞通讯，从而调控肿瘤血管化、神经支配、代谢和免疫。这些相互作用表现出促肿瘤或抑肿瘤特性，影响癌症进展和药物反应。值得注意的是，在血液系统恶性肿瘤中，功能类似的间充质和成纤维细胞基质群体也参与纤维化基质重塑、癌细胞干性、化疗耐药和免疫逃逸。这些观察结果为在实体瘤和血液系统恶性肿瘤中靶向促肿瘤CAF或CAF样群体及其与恶性细胞和免疫细胞的串扰提供了依据。 CAF异质性和可塑性是开发有效CAF靶向策略的主要障碍。CAF主要起源于局部前体细胞，包括静息的组织驻留成纤维细胞、胰腺星状细胞和肝星状细胞。其他潜在来源包括上皮和内皮细胞、脂肪细胞、骨髓来源间充质基质细胞、周细胞、巨噬细胞和间皮细胞。谱系追踪研究已将特定CAF状态与不同前体群体联系起来，为CAF异质性的细胞起源提供了直接证据。值得注意的是，细胞起源本身并不决定CAF功能，因为成纤维细胞在微环境和治疗相关刺激下会经历广泛的表型和功能重编程。这种情境依赖的可塑性进一步复杂化了定义不同CAF起源相对贡献和功能意义的努力。在血液系统恶性肿瘤中，间充质基质细胞同样可能经历疾病相关重编程向CAF样状态转变。相比之下，成纤维细胞网状细胞和滤泡树突状细胞代表与实体瘤CAF共享若干功能特征的专门化基质群体。 单细胞测序技术的进步显著改进了CAF的分类。炎性CAF、肌成纤维细胞CAF和抗原呈递CAF被广泛认为是3种主要CAF状态。这些状态在TME中表现出不同的分子和功能特性。炎性CAF主要与炎症和免疫调节程序相关，而肌成纤维细胞CAF则表现出收缩和ECM重塑特征。抗原呈递CAF高表达主要组织相容性复合体II类分子和分化簇74，从而调节T细胞免疫。此外，在不同癌症类型中还发现了与血管化、代谢、间皮起源、衰老和机械转导相关的其他CAF群体。重要的是，这些状态不一定是离散或稳定的，单个CAF可能表现出重叠程序并在功能状态之间转换。分期分辨和纵向分析还表明，CAF组成和功能程序在肿瘤进展和治疗过程中不断演变。空间转录组学和多组学进一步证明，CAF功能不仅取决于转录身份，还取决于解剖位置和邻近细胞群落。位于恶性细胞、血管、浸润边缘或免疫聚集体附近的CAF可能执行不同的基质重塑、血管生成和免疫调节功能；而距离肿瘤细胞较远的CAF可能表现出调节免疫细胞募集和肿瘤-基质通讯的炎症和分泌程序。 总体而言，CAF异质性由多种相互关联的因素塑造，包括细胞起源、转录状态、空间定位、肿瘤类型、疾病阶段和治疗暴露，因此越来越被认为是一个空间和时间组织的可塑性功能状态连续体，而非标记定义亚型的固定层级。反映这种功能连续体的是，常用的CAF生物标志物——包括成纤维细胞活化蛋白、α-平滑肌肌动蛋白、S100A4、血小板衍生生长因子受体α和β以及波形蛋白——在多种CAF状态中共享，并非完全亚型特异性。因此，目前尚未建立标准化的分类系统。表1总结了近期描述的主要CAF状态和表型及其分子特征和功能。 众多综合性综述已从不同角度总结了CAF生物学、分类、临床相关性和治疗进展。Zhang等人强调了CAF在TME中的作用以及CAF靶向治疗的进展。Fan等人总结了CAF生物学以及CAF研究中使用的新兴技术和实验模型。Chen等人关注广泛使用的CAF生物标志物及其临床和治疗意义。Pramod等人从3个相互关联的层面分析了CAF异质性：不同肿瘤生态位中的空间位置、肿瘤生态系统内的动态表型状态和功能，以及随时间推移对更广泛TME变化的适应。Tang等人综述了异质性CAF状态和三级淋巴结构如何共同重塑肿瘤免疫的空间组织。Zhang等人和Chen等人综述了CAF靶向纳米药物的进展，强调了这些纳米材料特性和优势。表2将此前以CAF为重点的综述的范围和重点与本综述进行了比较。尽管有这些重要贡献，但将药理学和生物学CAF靶向治疗、新兴纳米药物以及生物启发和活体平台联系起来的综合分析，以及对其有限临床转化的障碍的分析，仍然缺乏。因此，本综述超越了CAF生物学或个别治疗模式的总结，通过比较评估不同治疗模式下的CAF靶向策略。除了总结其作用机制以及临床转化的生物学、技术和制造挑战外，我们还分析了临床研究失败的潜在原因，并确定了CAF靶向治疗联合化疗与多功能CAF靶向纳米颗粒之间的机制相似性。借鉴传统治疗药物失败临床研究的教训，我们批判性地评估了CAF靶向纳米药物和平台的转化潜力，并讨论了未来纳米平台如何针对晚期、转移性和复发性癌症进行优化。这种跨模式、以临床为导向的视角使本综述区别于此前出版物，并可能有助于弥合临床前创新与临床开发之间的差距。 CAF靶向策略的概念框架 广义上，CAF靶向策略可分为3个概念框架：CAF耗竭或基质破坏；CAF功能调节或重编程；以及用于CAF定向递送和干预的生物启发或活体平台。 研究表明，CAF分泌细胞因子、趋化因子和ECM成分，建立促肿瘤微环境并促进癌症进展。这些观察推动了CAF耗竭策略，旨在消除活化成纤维细胞或去除CAF来源的基质成分，从而减弱促肿瘤信号并改善药物渗透。然而，这些方法往往缺乏选择性，在某些情况下，通过无差别消除具有肿瘤抑制功能的CAF群体，意外加剧了癌症进展。 研究还揭示，CAF可以以情境依赖的方式表现出促肿瘤或抑肿瘤效应，这些不同功能部分归因于不同且可相互转换的CAF状态。这些发现强调了超越无差别CAF耗竭的治疗方法，包括功能调节和重编程。信号和细胞因子导向的治疗代表了一种重要的功能调节形式，因为它们选择性地抑制CAF功能而不一定消除CAF或永久改变其表型。相比之下，CAF重编程旨在将活化的促肿瘤CAF转化为静息或抑肿瘤状态，同时保持基质完整性。CAF重编程作为辅助策略已被广泛研究，包括使用携带CAF靶向抑制剂或基因编辑治疗药物的纳米颗粒，并在临床前研究中显示出有希望的结果。尽管重编程可能降低与广泛CAF耗竭相关的风险，但其临床实施仍受CAF可塑性、不完全或可逆的表型转换以及缺乏验证持久重编程的生物标志物的限制。 除了直接耗竭或功能调节CAF外，生物启发和活体平台通过利用生物识别、肿瘤趋向性或肿瘤-基质相互作用来改善治疗定位和递送，为CAF定向治疗提供了补充框架。这些方法包括细胞衍生膜基系统、工程化细菌平台或细胞疗法，以及基于CAF或CAF相关的仿生策略。每种方法在靶向、货物递送或空间控制方面提供平台特定优势，同时也引入与生物安全性、生物变异性和转化复杂性相关的不同风险。 药理学和生物学CAF靶向治疗 药理学和生物学CAF靶向治疗构成了临床开发中研究最广泛的CAF定向干预类别。根据其作用机制，这些药物可大致分为5类：ECM靶向药物，包括透明质酸降解酶如聚乙二醇化重组人透明质酸酶PH20；ECM重塑酶如赖氨酰氧化酶样2抑制剂；CAF活化受体和细胞内信号抑制剂；CAF相关可溶性介质中和剂；CAF重编程药物；以及FAP靶向双特异性和免疫调节生物制剂。 ECM靶向药物旨在通过降解或重塑基质成分来改善药物渗透。然而，其临床转化有限。聚乙二醇化重组人透明质酸酶PH20的临床开发历程尤其具有启发性。尽管早期研究显示希望，但III期研究未能证明临床获益。其失败可能是多因素的：早期信号可能高估了透明质酸高状态对患者选择的预测效用；透明质酸分布在原发性和转移性病变之间以及治疗过程中差异很大，单次活检可能无法代表所有临床相关病变的基质生物学；此外，PH20联合治疗与更高的毒性负担相关，特别是肌肉骨骼不良事件，可能导致剂量减少或治疗中断，从而影响治疗递送和临床结果。 其他基质降解或基质重塑策略也显示出有限的临床转化性。胶原酶在临床前研究中显示可改善药物渗透，但其效果取决于货物和情境，其用于ECM调节仍主要是实验性的。Simtuzumab是一种抗LOXL2抗体，在结直肠癌和胰腺导管腺癌的II期研究中与化疗联合未能改善临床结果。MMP抑制剂primomastat在21世纪初的III期临床研究中失败，而andecaliximab在II期和III期研究中未改善客观缓解率、无进展生存期和总生存期。一个可能的解释是，MMP被认为主要在癌症早期进展中起作用，驱动局部侵袭和微转移，在宏观转移建立后可能变得不那么具有治疗相关性。这种疾病阶段不匹配可能部分解释了其在晚期癌症中缺乏疗效。此外，MMP抑制剂可引起严重的肌肉骨骼疼痛和僵硬，常导致高治疗中断率。 理论上，ECM靶向药物可通过减少物理基质屏障来改善药物渗透。然而，其有限的临床疗效表明，仅基质重塑不足以改善治疗结果。几个因素可能解释这种差异。首先，单个ECM靶向药物通常作用于单一基质成分，因此可能无法拆除复杂的多层基质屏障。其次，有限的肿瘤选择性可能导致全身毒性，并可能导致随后的剂量减少和治疗中断，从而严重限制其临床效用。ECM组成的空间和时间异质性使转化进一步复杂化。此外，尽管早期研究在小型配对活检子集中证明了瘤内透明质酸耗竭，但后期临床研究中对ECM重塑的连续评估有限，使得难以确定瘤内药效学效应的幅度和持久性。第三，ECM靶向药物主要在晚期和转移性癌症患者中评估，包括复发或难治性癌症。在这种情况下，当癌细胞对共同给予的治疗仍具耐药性时，增强的药物渗透不一定能转化为肿瘤消退。最后，过度的ECM降解也可能破坏肿瘤抑制性基质功能，并在某些情况下促进癌症侵袭或转移。总体而言，这些因素突出表明需要优化生物标志物引导的患者选择和更具选择性或肿瘤响应性的递送策略。 CAF活化受体和细胞内信号抑制剂方面，转化生长因子β是驱动成纤维细胞向肌成纤维细胞转化的主要因素之一，因此是CAF靶向策略中的关键靶点。TGF-β与成纤维细胞上的TGF-β受体结合后，该信号级联触发α-SMA上调。Galunisertib是一种TGF-β受体I激酶抑制剂，已在多项临床研究中评估。在子宫或卵巢癌患者中，galunisertib联合紫杉醇/卡铂的可行性研究显示可接受的安全性，但疗效有限。在非小细胞肺癌中，galunisertib联合纳武利尤单抗显示出可接受的安全性，但客观缓解率有限。这些结果提示，单一信号通路抑制可能不足以在晚期癌症中产生持久疗效。 CAF相关可溶性介质中和剂方面，与直接抑制CAF活化受体和细胞内信号的治疗药物不同，这些药物通过在中和配体本身来直接作用于细胞外可溶性介质。几种靶向CAF相关可溶性介质的药物已进入临床评估。MSC-1是一种抗LIF单克隆抗体，在实体瘤患者的I期临床研究中报告了5.9周的无进展生存期，23.7%的患者实现超过16周的无进展生存期。MSC-1的II期研究正在进行中。CXCL12抑制剂NOX-A12联合放疗和贝伐珠单抗在新诊断胶质母细胞瘤中将无进展生存期从5.7个月延长至9.1个月，总生存期从12.7个月延长至19.9个月。值得注意的是，NOX-A12和帕博利珠单抗联合在晚期胰腺导管腺癌和结直肠癌中显示出良好的安全性特征，支持在后期临床研究中进一步研究这种协同策略。CTGF抑制剂pamrevlumab在III期研究中实现了17.25个月的总生存期，但与对照组的17.94个月相比无统计学显著性。 中和剂可能比广泛信号抑制剂提供更高的分子特异性。然而，与信号抑制剂类似，单一配体的阻断可能不足，因为CAF分泌多种重叠和补偿性介质。此外，CAF来源的细胞因子还可能对周围区室产生情境依赖效应，反映了CAF本身的功能异质性。因此，其临床应用可能需要生物标志物定义的通路依赖性证据和同时解决平行免疫抑制机制的合理组合。 CAF重编程药物方面，鉴于CAF在TME中的情境依赖作用，CAF重编程代表了一种概念上合理的替代无差别基质耗竭的方法，因此吸引了越来越多的研究兴趣。迄今为止，只有有限数量的小分子药物在临床上探索用于此目的，包括全反式维甲酸、维生素D受体激动剂帕立骨化醇和血管紧张素受体阻滞剂氯沙坦。这些药物主要通过使活化的星状细胞和相关基质功能正常化来发挥作用，但尚未证明令人信服的临床疗效。值得注意的是，其临床效果仍然难以解释，因为CAF表型转换很少被直接确认或纵向监测。此外，由于CAF可塑性和持续的肿瘤来源信号，CAF重编程可能不完全或可逆。 FAP靶向双特异性和免疫调节生物制剂方面，除上述传统治疗药物外，FAP越来越多地被用作免疫接合和免疫刺激生物制剂的基质锚点。这些药物通常将FAP结合部分与免疫效应或免疫刺激组分结合，从而将基质识别与TME内的局部免疫激活耦合。FAP-CD3 T细胞接合器旨在结合CAF上的FAP和T细胞上的CD3ε，从而将内源性T细胞重定向至表达FAP的基质细胞，诱导局部免疫激活和基质耗竭。近期临床前证据显示，FAP-CD3 T细胞接合器治疗耗竭了FAP阳性CAF，但伴随出现混合CAF群体，可能限制持续治疗效果。此外，该治疗与T细胞耗竭相关，添加PD-1阻断并未完全克服耐药性。FAP靶向共刺激激动剂已进一步进入临床评估。RO7122290是一种FAP-4-1BB激动剂，在晚期实体瘤患者中作为单药和与atezolizumab联合进行了评估。该治疗诱导了药效学T细胞激活并显示出初步抗肿瘤活性，但观察到细胞因子释放综合征、肺炎和其他免疫相关毒性。一项Ib期研究评估了RO7122290与癌胚抗原-CD3 T细胞接合器cibisatamab联合在重度预处理的微卫星稳定转移性结直肠癌患者中的效果，结果显示13.5%的患者出现部分缓解。其他FAP-4-1BB激动剂，包括FAP-4-1BB双特异性抗体BI 765179，也已进入早期临床评估。FAP-CD40激动剂代表另一种定位CD40介导免疫激活的策略。RO7300490在晚期实体瘤患者中进行了首次人体I期研究，尽管有肿瘤摄取和药效学免疫激活的证据，但在73例疗效可评估患者中未观察到客观缓解，表明在该人群中抗肿瘤活性有限。此外，MP0317是一种FAP-CD40设计锚蛋白重复蛋白，同样诱导了局部免疫激活，但在I期研究中显示出有限的抗肿瘤活性，1例部分缓解，46例患者中14例疾病稳定。Simlukafusp alfa是一种FAP靶向白介素2变体免疫细胞因子，在晚期或转移性实体瘤患者中诱导自然杀伤细胞和CD8阳性T细胞扩增，但在I期研究中仅达到5.1%的客观缓解率。 总体而言，这些研究证明了利用FAP定位免疫激活的可行性，尽管临床反应仍然异质。重要的是，FAP定向免疫接合不一定导致持续的抗肿瘤免疫，因为在FAP-CD3治疗后观察到T细胞耗竭和适应性基质重塑。此外，FAP表达不能可靠区分促肿瘤和抑肿瘤CAF状态，提示无差别靶向FAP阳性基质群体可能破坏有益的基质功能并诱导靶向/脱肿瘤毒性。这些局限性强调需要识别具有治疗相关FAP阳性基质的肿瘤，并整合生物标志物引导的患者选择和合理的肿瘤定向组合策略。 CAF靶向治疗的临床转化挑战 尽管临床前发现令人鼓舞，CAF靶向治疗的临床转化仍然有限。这种差异促使我们在患者选择和分子机制层面重新评估这些方法。已确定几个相互关联的因素。 第一，CAF异质性和可塑性：CAF的多样起源和功能异质性可能降低靶向精确性并导致可变甚至相反的治疗效果。尽管CAF定向方法旨在增强对抗肿瘤治疗的敏感性，但癌症治疗并非简单地杀死肿瘤细胞；相反，它通过改变CAF分泌组来“劫持”TME中的CAF。因此，CAF可以转变为促肿瘤状态并促进肿瘤侵袭和转移。 第二，患者选择和生物标志物局限性：大多数CAF靶向药物针对单一CAF相关因子，而患者选择主要基于临床病理特征而非特定CAF相关生物标志物。这种缺乏生物标志物引导的选择可能导致入组患者与治疗靶点之间的不匹配。尽管一些临床研究使用可用生物标志物评估患者，但其评估基于治疗前样本，可能无法反映癌症治疗期间的动态变化。单个生物标志物仅捕获CAF生物学的选定方面，可能不足以代表空间和时间CAF异质性或预测治疗反应。值得注意的是，新兴循环生物标志物，包括可溶性FAP、FAP阳性循环CAF和FAP阳性细胞外囊泡，可能为纵向评估基质改变提供微创方法。此外，基于成像的方法可以通过捕获病灶间基质异质性来补充组织生物标志物。FAP靶向正电子发射断层扫描/计算机断层扫描已用于识别具有足够FAP阳性肿瘤摄取的患者进行FAP定向放射性药物治疗，而新兴的放射组学方法可能实现促结缔组织增生或CAF相关基质状态的无创表征。在组织水平上，来自单细胞和空间分析的转录和空间CAF特征可以区分功能不同的CAF程序，可能比FAP或α-SMA等单个标志物提供更高的生物学分辨率。这些方法可能促进CAF定向治疗的生物标志物引导选择，但需要针对治疗反应进行前瞻性验证。 第三，临床前-临床不匹配和联合治疗依赖性：CAF靶向策略主要在局部原发肿瘤的治疗初治模型中显示出疗效，而临床研究经常入组已接受多种先前治疗的晚期和复发性癌症患者。值得注意的是，这些传统皮下和原位模型不能充分再现转移进展、治疗诱导的基质演变、多药耐药或原发性和转移性病变之间的空间和功能异质性。这种不匹配可能高估临床前疗效并导致CAF靶向药物的有限临床性能。此外，CAF调节通常作为辅助策略，其治疗获益取决于共同给予的抗癌治疗的活性。当恶性细胞已经对联合伙伴耐药时，改善的基质可及性可能无法诱导肿瘤消退。 第四，肿瘤渗透不足和全身毒性：致密的CAF来源ECM和相关血管压迫可损害肿瘤灌注并限制全身给予的CAF靶向治疗的瘤内递送，特别是在高度促结缔组织增生性肿瘤中。因此，肿瘤暴露可能保持亚治疗水平，而正常组织中的脱靶暴露可能增加毒性并需要剂量减少或治疗中断。 第五，信号冗余和通路补偿：CAF表型受相互连接且部分冗余的信号网络调控，而大多数药物靶向单一ECM成分、蛋白质或信号通路。这种固有的冗余限制了其管理高度复杂和动态TME的能力，特别是在晚期和转移性癌症中。这些因素使CAF靶向方法在真实世界环境中特别具有挑战性，并推动了能够同时靶向CAF和根除肿瘤细胞的精确多功能平台的发展。 CAF靶向纳米颗粒平台 如前所述，CAF靶向治疗的有限临床性能部分归因于其肿瘤暴露不足、脱靶细胞毒性和相对单一的作用机制。纳米颗粒通过共递送、共靶向和刺激响应性药物释放，提供了将CAF调节与直接抗肿瘤活性整合的潜力。目前，由聚合物、金属、非金属无机材料、蛋白质和细胞衍生组分构建的CAF靶向纳米颗粒已被开发用于耗竭或重编程CAF。由于CAF靶向纳米颗粒通常具有多功能性并可能结合多种治疗机制，严格的互斥分类很困难。为了组织目的并促进与传统CAF靶向治疗和生物启发或活体平台的比较，我们根据其主要治疗货物或功能组分将代表性纳米颗粒分为3类：抗ECM抗肿瘤纳米颗粒、基于核酸的抗肿瘤纳米颗粒和金属基多功能纳米颗粒。 抗ECM抗肿瘤纳米颗粒将CAF定向治疗与抗肿瘤药物整合，是纳米医学中研究最广泛的CAF靶向策略之一。例如，Liu等人开发了一种序贯治疗方案，涉及α-山竹素负载的壳聚糖基热敏水凝胶，随后给予谷胱甘肽响应性多柔比星负载纳米颗粒。水凝胶使α-山竹素持续局部释放，通过TGF-β/Smad信号通路将活化CAF重编程为静息状态。由此产生的基质重塑增强了单独给予的纳米颗粒的渗透和积累，从而改善了CAF丰富乳腺癌的治疗效果。Theivendran等人采用类似策略，将抗纤维化药物吡格列酮加载到谷胱甘肽响应性树枝状介孔有机硅中重编程CAF，随后进行多柔比星治疗。此外，其他CAF调节剂——如NADPH氧化酶4抑制剂地高辛、酪氨酸激酶抑制剂达沙替尼或navitoclax——同样被纳入CAF靶向纳米颗粒，与多柔比星、表柔比星或抗程序性细胞死亡蛋白1抑制剂联合，基于将ECM调节与直接肿瘤杀伤相结合的共享原理。 CAF的代谢重编程也被纳入多功能纳米系统。Liu等人构建了OEMH纳米颗粒，使用透明质酸修饰的MIL-100材料共负载表没食子儿茶素没食子酸酯和奥沙利铂。OEMH纳米颗粒可通过识别CD44受体靶向结直肠癌-CAF串扰，并在透明质酸介导的ECM重塑后促进瘤内药物渗透。表没食子儿茶素没食子酸酯抑制CAF产生的游离脂肪酸，从而减少对癌细胞的代谢支持并克服奥沙利铂耐药性。此外，表没食子儿茶素没食子酸酯可抑制肝星状细胞向CAF转化并下调血管内皮生长因子/白介素11/血管生成素，从而有助于血管正常化和抑制结直肠癌肝转移。类似地，Yu等人将ATP-柠檬酸裂解酶抑制剂NDI091143与多柔比星或紫杉醇共组装，以破坏CAF中的脂肪酸代谢，从而重塑TME并增强化疗。 尽管大多数CAF靶向纳米系统旨在降解或软化ECM，但基质增强也被探索作为限制肿瘤播散的手段。Cui等人设计了精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸修饰的脂质体纳米颗粒，共负载多柔比星和京尼平。RGD肽促进靶向整合素αvβ3阳性癌细胞，而京尼平交联胶原纤维以增强ECM；这种增强有效抑制了肺转移。然而，由于胶原交联也可能重建药物运输的物理屏障，该策略的持久性和更广泛的治疗后果需要进一步评估。 缺氧响应性平台提供了将ECM调节与抗肿瘤治疗整合的另一种方法。Chen等人通过消化酶胰凝乳蛋白酶、过氧化氢酶、过氧化钙纳米颗粒和光敏剂二氢卟吩e6的自组装开发了多功能ECMT纳米清除剂。这些纳米清除剂通过双重机制在黑色素瘤中实现高效积累：纤维蛋白-纤连蛋白复合物靶向肽介导的ECM识别和胰凝乳蛋白酶介导的ECM降解。在TME内的酸性条件下，过氧化钙颗粒释放钙离子和氧气，而过氧化氢酶进一步增强氧气产生。氧气增加缓解了TME中的缺氧并改善了二氢卟吩e6介导的光动力治疗中活性氧的产生。高水平的钙离子和活性氧诱导癌细胞凋亡和免疫原性细胞死亡，并促进CD8阳性T细胞的深度浸润，从而抑制远隔肿瘤生长和肺转移。Zhao等人开发了一种智能脂质纳米探针HMMERG3@PFH，其中人参皂苷Rg3被纳入脂质膜，全氟己烷被封装在核心中，血卟啉单甲醚被加载到脂质双层中。Rg3通过靶向CAF上的葡萄糖转运蛋白1在缺氧条件下促进CAF摄取。在低强度聚焦超声下，全氟己烷实现超声成像，而血卟啉单甲醚产生活性氧以消除CAF。同时，Rg3部分暴露增加促进CAF向静息状态转化。值得注意的是，该纳米探针实现了图像引导的药物释放和协同治疗，为CAF相关疾病的早期诊断和治疗提供了新方法。 尽管CAF靶向纳米药物主要在实体瘤中研究，但该策略也在血液系统恶性肿瘤中进行了探索。在多发性骨髓瘤中，Wang等人开发了紫杉醇负载的聚乙二醇-聚乳酸纳米颗粒，用靶向血小板衍生生长因子受体β的环肽修饰，该受体由骨髓瘤细胞和CAF表达。所得双靶向纳米颗粒在两种细胞群体中显示出增强的摄取，在临床前模型中比未靶向纳米颗粒或游离紫杉醇具有更强的抗骨髓瘤活性，说明同时靶向恶性细胞及其支持性基质区室在血液系统癌症中的潜力。 迄今为止，尚无抗ECM抗肿瘤纳米颗粒进入临床研究。这些平台提供了在单一递送系统内整合基质调节和直接肿瘤细胞杀伤的概念优势，使用CAF定向治疗和抗肿瘤药物。然而，其疗效主要在局部原发肿瘤的小鼠模型中得到证明，这些模型不能充分捕获转移性和复发性癌症中的空间CAF异质性和耐药性。因此，这种组合方法是否能在复杂的真实世界环境中有效表现仍不确定。尽管这些基于纳米颗粒的方法相对于药理学和生物学CAF靶向治疗提供了改善的靶向精确性和肿瘤积累，但它们并未完全消除选择性不足和通路冗余等局限性。 基于核酸的抗肿瘤纳米颗粒可以将质粒、小干扰RNA、成簇规律间隔短回文重复序列-Cas9组分、微小RNA或微小RNA海绵递送至CAF。尽管这些货物通过不同的分子机制发挥作用，但它们共享改变CAF基因表达和重编程CAF状态的能力，从而破坏促肿瘤CAF-癌细胞相互作用并增强抗肿瘤效果。几种基于核酸的平台已被开发用于调节CAF活化通路或CAF来源的细胞因子信号。Chang等人构建了白介素15质粒负载的FAP敏感性MgCa/z Gly-Pro-帕米膦酸纳米颗粒，称为PN/MCG纳米颗粒。在4T1小鼠乳腺癌模型中，纳米颗粒特异性识别FAP阳性αSMA阳性CAF，将其转化为FAP阴性αSMA阴性表型，从而将TME从促肿瘤状态重塑为肿瘤抑制状态。同时，纳米载体将白介素15基因递送至CAF，实现持续局部白介素15表达，支持T细胞功能并限制调节性T细胞扩增，同时降低全身毒性。当与PD-1阻断联合时，该系统在抑制肿瘤进展和转移方面表现出显著疗效。值得注意的是，PN/MCG纳米颗粒还显示可在体外工程化FAP阳性αSMA阳性人乳腺肌成纤维细胞，表明其临床转化潜力。类似地，Zhang等人开发了聚γ-谷氨酸/聚甲基丙烯酸酯-聚乳酸纳米颗粒，可编码松弛素。松弛素过表达改善了TGF-β诱导的CAF活化和重塑TME，导致细胞毒性T细胞浸润增加2.2倍并促进抗肿瘤效果。Lang等人开发了一种肽纳米颗粒基纳米系统，携带CXCL12沉默小干扰RNA和FAP-α抗体，称为PNP/siCXCL12/mAb。通过FAP-α识别，该纳米系统选择性递送siCXCL12至CAF，导致CXCL12沉默和CAF失活。因此，由CXCL12/CXCR4轴介导的CAF-癌细胞串扰被破坏，从而重塑了前列腺癌中的肿瘤微环境。Zhang等人设计了一种脂质纳米颗粒基药物siFAK/CRISPR-PD-L1-LNP，可同时抑制FAK和破坏程序性死亡配体1表达。通过FAK介导的ECM硬度降低，基因编辑效率提高了10倍以上。同时，PD-L1下调增强了抗肿瘤免疫反应。总之，这些机制建立了癌症治疗的新的协同方法。 核酸递送也被用于将CAF转化为抗原呈递CAF。Qiu等人开发了PPPFEI@aPC纳米颗粒，基于程序性死亡配体2在CAF中上调促进T细胞耗竭并导致辅助放疗后乳腺癌复发的发现。该纳米药物将αPD-L1-P2A-CD86质粒递送至表达PD-L2的CAF。转染后，工程化CAF表达抗PD-L1抗体和共刺激分子CD86，从而获得抗原呈递细胞样特性并重新激活肿瘤特异性T细胞免疫。当与放疗联合时，该策略产生能够根除转移性肿瘤并防止复发的中枢记忆T细胞。此外，抗PD-L1抗体的局部产生可抑制免疫逃逸并进一步增强抗肿瘤反应。类似地，Geng等人开发了一种时空光限制纳米系统，工程化CAF过表达CD86和PD-L1陷阱蛋白。在高度纤维化乳腺癌模型中，该策略引发CD8阳性T细胞浸润增加4倍，导致约85%的肿瘤生长抑制和60天时83.3%的生存率。此外，该纳米系统建立了长期免疫记忆并提供了对肺转移的持久保护。 基于微小RNA的纳米平台代表另一类基于核酸的纳米颗粒，已被开发用于调节CAF相关信号和治疗耐药性。例如，Zhou等人开发了IEVs-PFD/138——一种骨髓间充质干细胞来源的细胞外囊泡平台，负载miR-138-5p和吡非尼酮，并用整合素α5靶向肽修饰以实现CAF归巢。机制上，miR-138-5p通过破坏FERMT2-TGFBR1复合物抑制TGF-β介导的CAF活化，并通过靶向FERMT2-PYCR1复合物减少脯氨酸依赖性胶原合成。与吡非尼酮的抗纤维化活性一起，这些效应协同重编程CAF并缓解TME纤维化，最终增强吉西他滨通过ECM的渗透和临床前模型中的化疗反应。在另一项研究中，Sun等人发现CD63阳性CAF来源的miR-20可结合并抑制视网膜母细胞瘤mRNA，从而赋予乳腺癌对细胞周期蛋白依赖性激酶4/6抑制剂的耐药性。为了对抗这一机制，他们开发了环RGD修饰的miR-20海绵纳米颗粒，通过肿瘤组织靶向标志物αvβ3将miRNA海绵递送至癌细胞。这些纳米颗粒成功恢复了RB1并逆转了乳腺癌中CDK4/6抑制剂的耐药性。 目前，基于核酸的抗肿瘤纳米颗粒仍处于临床前阶段。其临床转化受到共享递送屏障和货物特异性安全性问题的限制。对于基因组编辑系统，TME或正常组织中非CAF群体的意外改变仍然是一个特别令人担忧的问题，因为永久性基因组变化难以逆转，需要对编辑特异性进行严格的细胞类型分辨评估。相比之下，基于小干扰RNA和微小RNA的方法通常提供瞬时基因调节，因此可能降低与永久基因组编辑相关的风险。然而，高效的细胞内递送仍然是核酸平台的共同挑战，因为内体逃逸不足可导致溶酶体降解或细胞内隔离，导致不完全或异质的基因调节。对核酸货物、基因编辑蛋白或载体材料的免疫反应可能进一步限制重复给药。基于微小RNA的方法引入了额外挑战，因为单个微小RNA可以调节多个预期和非预期转录本，而抑制单个微小RNA或微小RNA家族可能通过补偿性调节网络绕过。此外，合成微小RNA海绵需要仔细的序列和结构优化以维持多个稳定和功能性结合位点。总体而言，在CAF靶向基于核酸的纳米药物能够推进临床转化之前，需要改善靶向特异性、细胞内递送、安全性和货物稳定性。 金属基多功能纳米颗粒具有优异的细胞毒性和抗肿瘤效果，其中金纳米颗粒在CAF靶向研究中被广泛研究。静息成纤维细胞表现出高脂质含量和低增殖能力，而CAF活化与脂质耗竭和获得高度增殖的肌成纤维细胞样表型相关。金纳米颗粒可通过上调脂肪生成相关基因包括FASN、SREBP2和FABP3部分逆转这一转变，从而重编程CAF。金纳米颗粒还显示可通过调节AKT信号抑制促纤维化信号包括CTGF、TGF-β1和VEGF，从而降低CAF密度和ECM产生。由此产生的基质减压和改善的血管灌注可缓解缺氧并增强结直肠癌中对顺铂的敏感性。此外，金纳米颗粒可通过阻断TME和内皮细胞之间的VEGF-VEGFR2信号抑制肿瘤血管生成。在另一项研究中，CAF对金纳米颗粒的摄取是HeLa细胞的2.65倍，而正常成纤维细胞的摄取仅为HeLa细胞的7.55%。然而，这些值是基于每个细胞计算的，并受到细胞大小显著差异的影响；在标准化为细胞体积后，CAF和正常成纤维细胞中金纳米颗粒的摄取分别约为HeLa细胞的50%和5%。放疗后，金纳米颗粒暴露增加了CAF和HeLa细胞中的DNA损伤灶，比正常成纤维细胞更明显。这些发现提示这些细胞类型之间金纳米颗粒摄取和放射增敏的差异。尽管其他研究也报告了金纳米颗粒相对于癌细胞或正常成纤维细胞在CAF中的优先积累，但观察到的CAF与正常成纤维细胞差异的幅度仍需在生理相关模型中进一步验证。 除金纳米颗粒外，其他金属基纳米颗粒也被探索用于CAF调节。例如，金核银壳纳米颗粒可通过调节CAF的基因表达和分泌谱抑制肿瘤生长和转移，从而破坏其与癌细胞的内在串扰。磁性Cu@Fe3O4纳米颗粒由铁和铜组成，可增强CAF铁死亡并改善免疫抑制性TME。此外，CAF分泌组的改变可促进树突状细胞成熟和CD8阳性T细胞激活，导致结直肠癌中增强的抗肿瘤免疫反应。类似地，CFpAD由金纳米颗粒和氧化铁纳米颗粒组成，可重编程CAF并减少ECM分泌，实现深度渗透。此外，CFpAD可破坏胶质瘤细胞的营养供应，降低局部pH并产生自由基，与化疗、光热治疗和放疗联合时提供协同效应。 金属纳米颗粒还与常规治疗药物整合，以实现协调的基质调节和癌细胞杀伤。例如，Z@C-D/P是一种基于ZnO@CuS的智能纳米平台，通过酸触发吡非尼酮释放抑制CAF活化来重塑ECM，从而增强多柔比星渗透。随后，剩余的ZnO@CuS纳米结构产生级联放大的活性氧和光热效应以消除肿瘤细胞。这种双功能系统在体内产生89.7%的肿瘤生长抑制并防止肺转移。在另一项研究中，Zhen等人设计了一种用FAP修饰的蛋白质纳米笼，用于选择性光诱导CAF耗竭，减少CXCL12分泌和ECM沉积。 金纳米颗粒的临床研究已在肿瘤和非肿瘤疾病中取得进展。几种用于神经退行性疾病的金纳米颗粒候选药物已进入II/III期研究，显示出令人鼓舞的初步疗效和可接受的安全性特征。相比之下，金纳米颗粒在肿瘤学中的临床开发有限，几项早期(0/I期)研究被终止。其他金属基纳米颗粒也已进入临床评估，包括NBTXR3(一种氧化铪纳米颗粒，II/III期和正在进行的III期)、AGuIX(一种超小钆基诊疗纳米颗粒，I/II期)。这些研究未专门评估金属基纳米颗粒在CAF调节中的作用，但其临床开发、给药策略和不良事件特征可能为未来CAF靶向金属纳米颗粒提供有价值的信息。值得注意的是，安全性仍然是一个主要问题，因为金属基纳米颗粒的生物降解和清除强烈依赖于其理化性质、剂量和给药频率。化学持久性金属纳米颗粒可在肝脏、肾脏和其他重要器官中积累较长时间，可能导致延迟或不可预测的毒性。可降解金属纳米颗粒释放的组成离子可能在健康组织中诱导氧化应激和炎症级联反应，还可能激活免疫系统，增加超敏样反应的可能性，并进一步复杂化重复全身给药。 CAF靶向纳米颗粒平台的比较分析 CAF靶向纳米医学平台共享将基质调节与直接抗肿瘤活性相结合的一般原理，但在货物、机制、安全性特征和转化准备方面存在显著差异。抗ECM抗肿瘤纳米颗粒提供基质重塑和癌细胞杀伤的最直接整合，尽管其疗效仍依赖于对共递送治疗药物的敏感性。基于核酸的抗肿瘤纳米颗粒实现CAF表型的可编程和潜在持久调节；然而，其转化风险因货物类型而异：基因组编辑方法引发对不可逆脱靶改变的担忧，而瞬时RNA基策略仍受限于细胞内递送效率、货物稳定性、非预期基因调节和补偿性信号。金属基多功能纳米颗粒提供额外的催化、放射增敏、光热和离子介导的抗肿瘤效应，这些效应不同于大多数常规治疗药物。尽管金属基纳米颗粒已进入临床研究，但很少有研究专门评估其在CAF调节中的作用。总体而言，每种纳米颗粒类别提供不同的功能优势，但尚无单一类别被证明能同时解决CAF选择性、治疗持久性、安全性和临床可扩展性的挑战。 CAF靶向纳米颗粒平台临床转化的挑战 CAF靶向纳米颗粒仍主要处于临床前阶段。尽管上文已讨论了每个纳米颗粒类别的平台特定局限性，但几个共同挑战继续阻碍其临床转化。 第一，CAF靶向纳米颗粒的治疗性能强烈受其理化性质影响。较大的纳米颗粒可容纳更大的治疗有效载荷，但通常表现出有限的渗透进入纤维化肿瘤区域；较小的纳米颗粒可能更容易扩散，但可能经历快速肾脏清除或表现出不足的肿瘤保留。带正电荷的纳米颗粒通常显示出增强的膜结合和细胞摄取，但这也可能增加非特异性吸附和全身毒性。中性或略带负电荷的表面可延长循环同时减少细胞内化并增加在重要器官中的积累，从而增加长期安全性问题。在生物流体中，纳米颗粒可吸附蛋白质，形成蛋白质冠，可改变生物身份、生物分布和治疗效果。 第二，有效的纳米颗粒递送仍然是主要的转化障碍。增强渗透和保留效应在患者、肿瘤类型甚至同一肿瘤不同区域之间高度异质。其对纳米颗粒积累的贡献在人类肿瘤中通常比小鼠模型更弱且更不可预测，特别是在CAF丰富的促结缔组织增生性肿瘤中，丰富的ECM可显著限制纳米颗粒外渗和瘤内扩散。这些局限性促使从被动EPR依赖积累转向主动靶向、TME响应性递送、基质重塑和增强肿瘤运输的策略。然而，这些方法不能完全克服血管灌注不足或致密基质施加的物理屏障。 第三，CAF靶向纳米颗粒的多组分性质显著增加了制造复杂性。这些平台通常整合多种治疗货物、靶向配体、刺激响应组分和生物材料，每种都需要在生产过程中进行严格和标准化的质量控制。增加的配方复杂性不仅使理化表征和关键质量属性的识别复杂化，还对良好生产规范兼容的规模放大和批次间重现性构成挑战。此外，纳米颗粒配方可能对环境条件敏感，为灭菌和长期储存带来挑战。这些限制可能提高生产成本并延迟临床开发。 第四，当前纳米颗粒设计原理未完全反映CAF生物学的最新理解或晚期癌症的临床复杂性。已确定3个主要差距：许多平台用针对广泛表达的CAF相关表面蛋白的靶向配体功能化，最常见的是FAP。然而，FAP表达跨越多个功能不同的CAF状态，本身缺乏对促肿瘤CAF的选择性，从而限制了FAP靶向纳米颗粒的状态特异性。通过单一蛋白质或相关通路重编程促肿瘤CAF可能不足以在晚期癌症中产生持久疗效，因为平行轴中的补偿机制可能破坏此类干预。现有设计主要优先考虑常规化疗药物的递送，抗肿瘤药物本身创新不足——鉴于晚期和复发性癌症中多药耐药和交叉耐药的高频率，这是一个关键差距。在这方面，CAF靶向纳米颗粒在推进至转移性和复发性环境中的研究时可能面临类似的临床损耗。 最后，可用证据仍然以小动物研究的阳性发现为主，而中性或阴性结果、未能优于更简单配方以及长期毒性较少报告。长期安全性在许多临床前纳米医学研究中仍未充分表征。这种发表和报告偏倚可能高估CAF靶向纳米颗粒的治疗潜力。 用于CAF靶向治疗的生物启发和活体平台 作为外源性物质，基于生物材料的纳米颗粒容易被免疫系统识别。这种识别触发下游免疫反应级联的激活并促进单核吞噬细胞系统的摄取，特别是在肝脏和脾脏中，导致较短的全身循环和较差的药物递送效率。这些局限性推动了生物启发递送策略的发展，包括仿生纳米药物和工程化活体治疗药物。 仿生纳米药物寻求再现活细胞或组织的选定结构或生物学特征，以改善药物递送和与TME的治疗相互作用。在膜涂层纳米平台中，天然细胞膜用于涂覆合成纳米颗粒核心，将亲本细胞的部分表面蛋白和脂质库转移至递送系统，从而赋予免疫逃逸、延长循环和细胞或组织特异性识别等特性。在选定的配方中，膜介导的相互作用可进一步促进细胞摄取和细胞内药物递送。其他仿生CAF靶向平台包括利用肿瘤-基质界面内内源性生物相互作用的细胞或基质基陷阱。 同时，工程化细菌代表一类独特的活体治疗药物。其固有的肿瘤趋向性和局部产生或递送治疗药物的能力为调节CAF和周围TME提供了替代策略。CAF靶向工程化细胞疗法已在实体瘤和血液系统癌症中进行了研究。表5总结了每个类别中的代表性平台，包括其设计原理、潜在作用机制和转化挑战。 用于CAF靶向治疗的仿生膜基纳米平台方面，尽管干细胞、免疫细胞和血小板衍生膜在癌症纳米医学中也已被广泛研究，但目前报道的用于直接CAF靶向或CAF介导TME重塑的仿生膜基平台主要涉及4种膜来源：红细胞膜、CAF或骨髓基质细胞膜、癌细胞膜和CAF-癌细胞杂交膜。其来源依赖性膜特性可促进循环、肿瘤或CAF识别和细胞摄取。内化后，这些纳米平台释放其治疗货物——如抗ECM药物或遗传药物——以重塑ECM或重编程CAF。这些过程可增强药物渗透并缓解免疫抑制，从而改善抗肿瘤效果。 红细胞膜主要用于保护常规纳米颗粒免受免疫监视，从而延长其循环。例如，Zhao等人开发了RBC-Fn-NP，一种红细胞囊泡基纳米药物，其中膜部分保护CAF靶向肽FnBPA5并促进CAF重编程剂维甲酸和化疗剂多柔比星的递送。在另一项研究中，Liao等人开发了SB-IR-PLGA@RM，一种红细胞膜涂覆平台，含有声敏剂IR780和TGF-β抑制剂SB431542。在超声照射下，IR780触发声动力治疗诱导的免疫原性细胞死亡，而SB431542抑制TGF-β信号并促进肿瘤相关巨噬细胞、中性粒细胞和CAF的重编程。当与抗PD-L1治疗联合时，这种双作用系统重塑了免疫抑制性TME并增强了抗肿瘤活性。 CAF膜也被用于促进药物递送至CAF丰富的肿瘤。Zhang等人开发了一种类似特洛伊木马的脂质体递送系统，涂有活化CAF膜并共负载溴结构域和超末端结构域抑制剂JQ1和抗纤维化药物吡非尼酮。该平台进一步用TAT肽功能化以增强渗透进入胰腺肿瘤中的致密ECM。吡非尼酮抑制CAF活性并减少ECM产生，从而缓解缺氧和糖酵解并增强JQ1的瘤内积累和活性。Yan等人设计了一种称为cM@lip-siACTN1的纳米药物，由CAF膜涂层和封装抗ACTN1小干扰RNA的脂质体核心组成。体外和体内研究表明，该系统可通过调节ACTN1/IL-6和ACTN1/CCL2通路抑制非小细胞肺癌的细胞生长、迁移和侵袭。Kong等人开发了一种骨髓基质细胞膜涂覆的仿生纳米复合材料，用于治疗急性髓系白血病。该平台包含载氧全氟辛基溴负载的聚乳酸-羟基乙酸共聚物核心，装饰有铂纳米酶，以及负载多柔比星的膜涂层，以促进骨髓归巢和协同白血病细胞杀伤。重要的是，基质细胞膜还破坏了CXCR4/CXCL12介导的白血病细胞归巢，从而减少骨髓中的残留白血病负荷并限制向外周器官的浸润。 癌细胞膜提供了另一种仿生涂层来源。Zhang等人使用肺癌细胞膜和MMP-9响应性电荷反转脂质体膜制造了CLip-PC@CO-LC纳米颗粒。这些膜涂覆了硫辛酸修饰的多肽核心，共负载多西他赛和靶向磷酸甘油酸变位酶1的小干扰RNA，磷酸甘油酸变位酶1是一种关键糖酵解酶。该系统响应MMP9、pH和氧化还原刺激以实现肿瘤特异性药物释放，比游离多西他赛或单独siPGAM1实现更大的肿瘤生长抑制。Jian等人通过使用用FAP修饰的4T1细胞膜构建了AP-CAR-CM@PLGA-AB纳米颗粒。这些纳米颗粒共封装抗纤维化药物尼达尼布和衰老细胞清除剂navitoclax。因此，通过消除免疫抑制和衰老CAF，该纳米平台不仅克服了放射抵抗，还显著增强了乳腺癌肿瘤的放射敏感性。 杂交CAF-癌细胞膜已被设计用于结合基质和恶性细胞识别。Yao等人构建了PH20/CCM@PMCS，一种杂交CAF-癌细胞膜涂覆系统，含有卡铂和针对p65的小干扰RNA，p65是NF-κB通路介导的TME重塑中的主要转录因子。该杂交膜被工程化过表达透明质酸葡糖苷酸酶PH-20，从而促进ECM降解并改善药物递送。类似地，Ma等人通过用杂交癌细胞-CAF膜涂覆沸石咪唑酯骨架-8金属有机框架平台并加载一氧化氮供体S-亚硝基-N-乙酰青霉胺开发了SNAP/MOF@HCM。杂交膜促进对肝癌细胞和CAF的识别，而MOF增强微波诱导的热效应。此外，从MOF释放的锌离子触发芬顿样反应产生羟基自由基，与SNAP释放的一氧化氮协同放大氧化损伤，诱导免疫原性细胞死亡并激活全身抗肿瘤免疫。这些发现提示杂交膜可能比单来源膜拓宽细胞识别。 总体而言，膜涂层纳米颗粒的生物功能和转化潜力强烈依赖于膜来源和封装货物。红细胞膜主要提供免疫伪装和延长循环；它们可能提供相对有利的生物相容性和来源可及性，但缺乏内在的CAF或肿瘤特异性。因此，这些平台通常需要额外的靶向配体。CAF和癌细胞衍生膜可能支持更强的来源依赖性识别，但它们与更大的生物异质性和免疫不确定性相关。杂交CAF-癌细胞膜可能将识别扩展至基质和恶性区室，但也引入更大的组成、制造和监管复杂性。此外，尽管自体膜来源可能减少同种免疫反应，但目前报道的许多仿生纳米平台依赖培养细胞系或非自体膜来源。由于细胞衍生膜保留源细胞蛋白质和其他生物活性组分，其免疫原性和生物活性可能随膜来源和加工而变化。这些考虑强调在临床转化前需要严格的膜来源选择、组成表征和免疫原性评估。 用于CAF靶向策略的工程化细菌方面，细菌可优先定植肿瘤并引发抗肿瘤免疫反应，使其成为局部产生和递送治疗药物的潜在载体。通过基因修饰，细菌菌株可被工程化产生特定抗肿瘤有效载荷，可能解决常规治疗的局限性，如脱靶毒性和对深部肿瘤组织的渗透不良。Zhang等人开发了工程化沙门氏菌分泌纳豆激酶，一种降解纤连蛋白的纤溶酶，从而重塑TME并增强结肠癌的放射免疫治疗。Xu等人开发了CAT-BLAST，一种工程化大肠杆菌底盘，表达FAP特异性合成粘附素以增强对CAF的精确靶向，并能分泌溶细胞素A，一种孔形成毒素，诱导CAF和邻近肿瘤细胞凋亡。其FAP靶向和抗肿瘤功效在临床前肿瘤模型中得到证明。此外，该系统表现出良好的生物安全性特征，如稳定的体重、短暂的粪便脱落和主要器官的正常组织学所证明。 尽管具有肿瘤定植和局部产生治疗有效载荷的能力，工程化细菌引发重大的生物安全和监管担忧。这些细菌系统是基因工程活体治疗药物；工程化基因或选择标记也可能通过水平基因转移转移至共生或致病微生物。不受控制的增殖或扩散超出肿瘤可能导致全身感染，特别是在免疫缺陷患者中，还可能破坏常驻微生物群，导致菌群失调和相关不良效应。因此，工程化细菌在宿主体内的生物分布和持久性，以及从治疗患者的脱落，需要在临床转化期间仔细监测。此外，宿主免疫可能要么快速消除细菌载体，从而降低治疗效果，要么诱导过度炎症反应，从而增加免疫介导毒性的风险。 基于CAF或CAF相关的仿生肿瘤陷阱方面，De Vlieghere等人利用癌细胞对ECM的天然亲和力开发了一种基于CAF的仿生陷阱，用于延迟腹膜转移。该系统由封装在藻酸盐/明胶珠中的活力和代谢活性CAF组成，随后涂覆非生物降解聚电解质层。该涂层保留封装CAF分泌的ECM蛋白，从而创建吸引和捕获腹腔内播散癌细胞的人工接收生态位。腹腔注射陷阱显著延迟了术后腹膜转移并延长了动物模型的生存期。它还可以捕获不同来源的游离癌细胞，而不粘附肠道器官或诱导腹部炎症。 基于类似概念，Alonso-Alconada等人设计了一种仿生装置，将播散性疾病转化为局部疾病。该装置由非可吸收、胶原涂覆的三维支架组成，植入后引发异物反应。这种反应从急性炎症演变为成纤维细胞募集、胶原沉积和纤维结缔组织形成，从而为卵巢癌细胞定植创建人工转移前生态位。未涂覆支架的肿瘤细胞捕获能力随植入时间逐渐增加，从1周后的63.7%增加到6个月后的97.6%，而I型胶原涂层在长期植入中保持高捕获率。在预防性设置中，支架植入将生存期从99天延长至199天，而在已建立转移后植入将生存期延长至126天。手术移除装置后，8只动物中有6只达到1年终点，提示该方法可能潜在定位腹膜疾病并促进后续挽救手术。然而，在涉及23例晚期高级别浆液性卵巢癌患者的首次人体研究中，腹腔植入的M-Trap装置在62%发生复发的患者中至少在一个装置中捕获了肿瘤细胞；肿瘤浸润有限，装置未能聚焦复发性疾病。植入后6个月，78.3%的患者未出现装置和手术相关重大不良事件。这些发现突出显示了临床前-临床差异，并提示人类腹膜转移的复杂空间分布、流体动力学和生物异质性可能限制植入人工生态位与内源性转移位点有效竞争的能力。 在另一项研究中，开发了一种可植入的基质细胞衍生因子1α负载的丝素蛋白/透明质酸/肝素气凝胶支架，用于趋化并将CXCR4阳性胶质母细胞瘤细胞限制在切除腔内，从而将浸润性肿瘤生长重塑为更局部的模式。尽管支架耐受良好并在体外和体内有效募集肿瘤细胞，但未改善总生存期，表明需要额外的肿瘤消除机制才能获得治疗获益。临床前研究还探索了使用含趋化因子的水凝胶、机械棘轮结构和工程化转移生态位来吸引和限制播散癌细胞在局部部位。尽管这些方法不直接靶向CAF或ECM，但它们可能提供人工生态位可以重定向或隔离播散肿瘤细胞的概念证明，并可能为未来CAF或基质基仿生陷阱的开发提供信息。 基于CAF或相关的仿生陷阱代表一种概念上独特的策略，其拦截播散癌细胞而非直接递送细胞毒性药物。然而，其适用性可能限于解剖可及的腔体，并且需要植入以及在某些设计中后续手术移除可能限制临床可行性。使用有活力、代谢活跃的CAF引发额外的安全问题，因为这些细胞可能继续分泌细胞因子、生长因子和其他基质介质，具有潜在的促炎或促血管生成效应。尽管聚电解质涂层设计为不可生物降解并保留封装的CAF，但其长期结构完整性和防止CAF逃逸的能力需要进一步评估。由于这些系统隔离癌细胞而不直接消除它们，捕获的细胞可能保持活力并构成潜在恶性储库，从而限制整体治疗获益。首次人体M-Trap研究中观察到的有限疾病定位效果进一步提示，人工生态位可能不足以与人类疾病中遇到的多个内源性转移位点和复杂生物学条件竞争。此外，大多数证据是在免疫缺陷模型中产生的，宿主免疫的影响尚未充分定义。长期植入可能引发持续异物反应、慢性炎症、纤维化和感染，因此需要在免疫健全模型中进行严格评估。 CAF靶向工程化细胞疗法方面，FAP也已被探索作为实体瘤和血液系统恶性肿瘤中过继细胞疗法的靶点。FAP-嵌合抗原受体T细胞可选择性地耗竭FAP阳性基质细胞并重塑TME；然而，临床前研究报告了不同的安全性特征。Wang等人报告FAP靶向CAR-T细胞可有效耗竭基质而无严重毒性，而Tran等人证明由于识别FAP阳性正常基质群体而导致恶病质和骨毒性。I期FAPME研究证明，向恶性胸膜间皮瘤患者胸膜内给予自体FAP靶向CAR-T细胞是可行的，并且与显著的CAR-T相关毒性无关，尽管小队列无法就疗效得出结论。Sakemura等人开发了共靶向恶性浆细胞上的B细胞成熟抗原和骨髓CAF上的FAP或SLAM家族成员7的CAR-T细胞，在临床前多发性骨髓瘤模型中增强了CAR-T细胞效应功能并降低了CAF介导的耐药性。 抗FAP CAR-NK细胞在临床前肿瘤模型中显示出对FAP阳性CAF的选择性细胞毒性。另一种双间皮素/FAP CAR-NK策略已进入胸膜和腹膜间皮瘤的早期临床评估。此外，FAP-CAR巨噬细胞已被证明可选择性地靶向FAP阳性CAF并改善治疗药物和免疫细胞的渗透，从而增强胰腺癌模型中化疗和免疫治疗的疗效。 总体而言，这些发现支持CAF定向工程化细胞疗法的可行性。然而，FAP在正常基质群体中的表达产生了靶向/脱肿瘤毒性的风险，而CAR-T细胞疗法本身可能引起全身免疫毒性，如细胞因子释放综合征和免疫效应细胞相关神经毒性综合征。在实体瘤中，工程化免疫细胞的有限运输和瘤内渗透可能进一步限制治疗效果。因此，改善CAF状态特异性、限制CAR活性在TME内以及纳入可控安全机制将对临床转化至关重要。 生物启发和活体平台用于CAF靶向治疗的比较分析方面，上述生物启发和活体平台利用源细胞膜、肿瘤定植细菌或肿瘤-基质相互作用的独特生物学特性；因此，它们的设计原理和预期临床应用存在根本差异。 膜涂层系统主要是递送导向平台，其中合成纳米载体用生物衍生膜封装，可能特别适用于需要同时基质重塑和直接肿瘤细胞杀伤的CAF丰富肿瘤的全身治疗。然而，其治疗性能仍取决于封装的货物。工程化细菌是设计用于定植肿瘤并原位持续产生治疗药物的活体治疗工厂，因此可能对常规药物递送系统难以接近且需要局部、持续TME调节的肿瘤特别有价值。与膜涂层纳米颗粒相比，它们可能提供更主动的渗透进入灌注不良或缺氧肿瘤区域，并实现选定治疗药物的持续局部产生。然而，其生物活性更难以控制，其治疗获益必须与其生物安全风险相平衡。基于CAF和相关仿生陷阱遵循拦截导向策略，通过创建人工转移前生态位将播散癌细胞重定向至局部和潜在可移除部位。由于肿瘤细胞捕获不一定依赖于药物敏感性，这些系统理论上可能对治疗耐药细胞保持活性，从而为具有腹膜转移的晚期癌症提供补充策略。然而，首次人体研究未能再现动物模型中观察到的显著疾病聚焦效应，提示临床前和临床研究之间存在巨大差距。这些系统也是侵入性的，通常需要植入和后续手术移除，可能限制其临床适用性。此外，需要来自免疫健全模型的进一步证据来验证异物装置植入的长期安全性。FAP靶向工程化细胞疗法提供CAF的主动和可编程靶向；然而，其临床转化仍受限于由于FAP在正常基质群体中表达导致的靶向/脱肿瘤毒性、全身免疫毒性，以及工程化免疫细胞进入实体瘤的有限运输和渗透。 总之，这些仿生方法的临床价值不仅取决于其生物学复杂性，还取决于其平台特定优势是否证明生物安全和临床实施方面的额外挑战是合理的。 生物启发和活体平台临床转化的挑战 生物启发和活体平台已在临床前和临床研究中进行了研究。除了上文指出的类别特定局限性外，若干与CAF靶向仿生平台相关的总体挑战仍未解决。 第一，生物组分的固有异质性对制造、质量控制和标准化构成重大挑战。膜组成可能因供体、肿瘤类型、治疗史和细胞状态而变化。这些因素直接导致表面蛋白谱、生物分布、细胞摄取和治疗效果的差异。此外，这种变异性与CAF衍生膜特别相关，因为CAF异质性和可塑性。膜涂层系统继承其合成纳米颗粒核心的制造约束，但也引入对源细胞扩增、膜分离和纯化以及涂层重现性的额外要求。工程化细菌还需要控制遗传稳定性、复制、遏制和效力。工程化细胞疗法需要标准化的细胞来源、体外扩增、表型和功能一致性以及效力测试，而患者间变异性以及复杂的制造和分销工作流程可能进一步复杂化大规模实施。仿生陷阱需要可重现的支架制造、机械稳定性和长期生物相容性。总体而言，这些要求使GMP兼容的规模放大、成本有效的生产和监管批准复杂化。 第二，宿主-平台相互作用代表一个共同的转化关注点。由于这些系统含有外源性生物材料、生物膜或活微生物和细胞，它们引入额外的平台特异性免疫相互作用，可能改变生物分布、清除、疗效和耐受性。应注意，这些免疫反应的性质和幅度可能在重复给药或长期植入后演变。因此，在临床转化前需要在免疫健全模型中进行标准化的免疫谱分析和长期研究。 第三，仿生系统相对于更简单方法的临床优势仍未充分证明。大多数报道的平台主要在临床前模型中评估，而与更简单纳米平台、标准治疗或其他临床已经确立的靶向策略的严格比较仍然有限。 跨模式比较和转化教训 在药理学和生物学CAF靶向治疗、纳米药物以及生物启发和活体平台中，技术进步扩展了CAF和周围基质可以被治疗操纵的方式。药理学方法主要通过直接调节ECM、细胞因子或信号通路起作用。纳米药物基于许多这些生物学机制，通过改善货物递送和整合基质调节与直接抗肿瘤效应。生物启发和活体平台通过利用免疫伪装、多价细胞识别、肿瘤定植、肿瘤细胞捕获或肿瘤-免疫细胞相互作用等生物学功能进一步扩展了这一概念。因此，这些模式之间的主要差异不仅在于其治疗机制，还在于干预如何、在哪里以及持续多长时间递送。 尽管有这些技术进步，若干生物学局限性在所有模式中持续存在。传统CAF靶向治疗的临床证据表明，CAF异质性和可塑性、通路冗余以及对有效肿瘤定向治疗机制的依赖仍然是常见挑战。然而，许多纳米药物和膜涂层纳米平台继续递送与常规治疗药物靶向的相似货物或调节相似通路；因此，改善的递送不一定克服由不适当靶点选择或补偿性信号引起的耐药性。同时，每项技术进步引入额外的平台特定约束。例如，纳米药物增加与理化性质、瘤内运输、长期安全性和制造相关的挑战，而生物启发和活体平台引入与生物来源变异性、免疫相互作用、标准化和临床实施相关的进一步复杂性。 这些权衡在仿生平台中尤为明显。膜涂层纳米平台可提供超越常规配体-受体靶向的多价识别，可能缓解癌症研究中配体-受体靶向相关的高选择性限制。然而，这种潜力在现有设计中尚未被充分利用，其主要目标是递送常规化疗药物。与基于核酸的抗肿瘤纳米颗粒相比，工程化细菌提供主动肿瘤定植，但这种优势应通过生物遏制、持久性和宿主免疫反应方面的担忧来平衡。仿生陷阱代表一种更为独特的策略，通过物理重定向播散肿瘤细胞而非递送治疗药物；然而，其适用性受限于解剖可及性、植入要求和在真实世界环境中的有限初步疗效。工程化细胞疗法，特别是CAR-T细胞，已在几种血液系统恶性肿瘤中取得实质性临床成功；然而，FAP靶向工程化细胞疗法在实体瘤中的临床疗效仍未充分确立。因此，每个平台获得的功能优势伴随着相应的一组新转化责任。 这些比较表明，技术进步扩展了CAF靶向策略的功能库，但可能不足以消除传统治疗药物临床实践中确定的核心生物学和临床障碍。每种模式解决了选定的局限性，同时引入新的平台特定约束。因此，技术复杂性应通过其克服明确定义的生物学或临床障碍的能力来证明，而非仅通过技术复杂性本身。这些跨模式教训为下文讨论的转化路线图和研究重点提供了基础。 未来展望 从CAF状态发现到临床实施的转化路线图 基于上述跨模式教训，我们提出了一个生物标志物驱动的转化路线图，将CAF状态发现与临床实施联系起来。该路线图将CAF状态发现和生物标志物开发、临床相关临床前评估、治疗优化和生物标志物引导的临床转化整合在一个迭代完善框架内，而非将生物学发现、临床前开发和临床转化视为线性序列。 用于CAF状态相关生物标志物发现和精准纳米医学的新兴技术和跨学科合作 新兴技术和跨学科合作对于将基于CAF的生物学转化为临床适用的生物标志物和精准纳米医学至关重要。单细胞测序可帮助表征转录上不同的CAF程序，而空间转录组学、空间蛋白质组学和多重复成像可提供关于其解剖分布和与恶性、免疫、血管和其他基质区室相互作用的补充信息。人工智能辅助数字病理学可能进一步实现从常规收集的组织切片中可扩展评估临床相关基质特征，包括基质结构、肿瘤-基质边界、免疫排斥和空间组织。将这些技术与纵向临床样本和注释良好的治疗史相结合，可能实现CAF状态相关生物标志物特征的识别和验证，这些特征捕获空间、时间和治疗诱导的变异。 重要的是，将这些发现转化为精准纳米医学将需要癌症生物学家、病理学家、临床医生、生物信息学家、材料科学家、科学家以及制药和制造专家之间的密切合作。生物学和临床研究应定义哪些CAF状态是因果相关的、在哪些疾病背景中应靶向它们、以及哪些生物标志物适用于患者选择和药效学监测；平行地，纳米医学开发应使治疗货物、理化性质和递送机制适应这些临床定义的需求。分子分析、空间病理学、治疗工程和临床反馈的迭代整合因此可能将CAF状态发现与患者分层和平台设计联系起来，使CAF靶向纳米医学从技术驱动配方演变为生物标志物引导的精准治疗。 一个假设生成序贯癌细胞/CAF双靶向策略 基于膜涂层平台的多价识别特性和上文确定的货物相关局限性，我们提出了一个假设生成序贯癌细胞/CAF双靶向策略，利用恶性细胞和CAF之间的相互相互作用。 在初始阶段，广谱肿瘤定向药物，如孔形成蛋白或功能类似的纳米材料，可使用癌细胞膜涂层平台递送，以促进同源识别和癌细胞消除。减少恶性细胞群体还可能减弱维持促肿瘤CAF状态的癌症来源信号，从而可能为后续基质调节创造更有利的环境。在第二阶段，CAF定向纳米平台可将重编程药物递送至产生基质的CAF，从而减少基质屏障并可能改善后续轮次肿瘤定向治疗的渗透和疗效。概念上，该策略不同于同时双靶向，通过尝试在定义的治疗序列中利用恶性细胞和CAF之间的动态依赖性，并可能建立自增强的癌症-CAF-癌症循环。 该框架需要系统的实验验证。关键问题包括序贯治疗是否比同时干预提供优势、哪些肿瘤定向和CAF定向药物最适合不同疾病背景、治疗时机应如何优化，以及重复调节是否产生持久治疗获益而无不可接受的毒性。例如，在高度促结缔组织增生性肿瘤中，致密的CAF来源基质已经限制药物渗透，可能需要在有效肿瘤定向治疗前进行CAF重编程或基质正常化，而当可以实现对恶性细胞的足够初始访问时，肿瘤优先方法可能更可行。此外，膜介导的同型识别不是绝对特异性的，肿瘤定向和CAF定向平台都可能与正常或炎症细胞表现出脱靶相互作用，需要更具选择性或多价靶向策略。癌细胞裂解后释放的孔形成剂可损伤邻近基质或正常细胞，并可能因此引入额外的安全问题；因此，局部和剂量可控毒性应被视为需要直接体内验证的未经检验的假设。转化还可能需要对两个治疗阶段的药代动力学、生物分布、肿瘤积累、半衰期和给药间隔进行协调优化，以及在临床代表性晚期和治疗耐药疾病模型中进行可重现制造和验证。 结论 CAF靶向策略已从直接基质耗竭和通路抑制扩展到多功能纳米药物和生物启发平台，但成功的临床转化仍然有限。在这些模式中，增加的技术复杂性并未消除CAF异质性和可塑性、疾病背景依赖性、治疗耐药性和患者分层不足所施加的基本挑战。因此，未来进展需要将功能定义的CAF状态与临床相关疾病模型、有效的肿瘤定向治疗机制、可行的递送或干预策略以及生物标志物引导的临床开发相结合。这种以生物学和临床驱动的框架可能有助于将CAF靶向策略不断扩展的技术库转化为有意义的患者获益。 参考文献： Jiang Y, Ding B, Yin H, Hua Y, Ma N, Hu P, Deng J, Wu FG, Shen Y. Targeting cancer-associated fibroblasts: therapeutic strategies, translational challenges, and future perspectives. J Hematol Oncol. 2026 Sep 29;19(1):78. doi: 10.1186/s13045-026-01845-z. PMID: 42811335. 本文仅供医学学术交流，不构成诊疗建议，不能替代专业医生面诊。详细免责声明请点击菜单栏查阅。