专栏名称: 生物材料前沿
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康复大学师进生、韩伟/青岛大学孔晓颖AM:营养剥夺抗肿瘤策略的挑战与机遇

生物材料前沿  · 公众号  ·  · 2025-02-09 15:04

正文

【全文概要】

更高和更丰富的营养需求是区分肿瘤细胞与非肿瘤细胞的典型特征,以确保肿瘤细胞增殖和迁移有足够的基质和能量来源。因此,基于靶向技术的营养剥夺策略可以诱导肿瘤细胞的细胞活力受损,在这方面肿瘤细胞通常比正常细胞表现得更为敏感。 本文详细总结了肿瘤细胞所需的营养物质及其代谢途径,并全面介绍了目前针对营养剥夺而开发的抗肿瘤策略。 除肿瘤细胞外,本文还综述了肿瘤微环境中其他细胞(包括巨噬细胞、中性粒细胞、自然杀伤细胞、 T 细胞和癌相关成纤维细胞)的营养和代谢特性以及相关的抗肿瘤新策略。综上所述, 本文综述了近年来针对营养阻断的抗肿瘤策略的研究进展,并讨论了这些抗肿瘤策略面临的挑战和前景,对优化肿瘤营养剥夺策略的临床应用具有重要理论意义。

【图文解读】

癌组织与正常组织最显著的区别是细胞生长和代谢速率异常,以及转移的高风险,导致原位和转移靶组织功能损伤,患者生命终止。为了在异常增殖和迁移过程中提供大量的细胞结构底物和能量,肿瘤细胞对常规营养物质(如葡萄糖和氨基酸)的需求高于正常细胞。此外,肿瘤细胞在癌前和癌后阶段发生了一系列代谢重编程行为,这也导致肿瘤细胞能够采用更多种类的营养物质来完成特定的生物学行为。因此,基于靶向技术的营养剥夺策略有望通过阻断下游生物信号通路和与特定营养素相关的生理活动,诱导肿瘤细胞比正常细胞更敏感地产生受损的细胞活力。

Folkman 首次提出切断血管的肿瘤饥饿策略以来,以营养剥夺为目标的肿瘤饥饿治疗近几十年来越来越受到关注。近年来,随着分子靶向药物的探索和应用,显著降低了肿瘤治疗的非选择性全身副作用。尤其是血管抑制剂,包括血管破坏剂( VDAs )、血管生成抑制剂( AIAs )和经动脉化疗栓塞( TACE )等,可以通过抑制血管的形成和发展,阻断肿瘤的营养供应,导致肿瘤组织“饥饿”甚至死亡。虽然这些药物在治疗癌症方面显示出一些独特的优势,但上述药物的单一策略不仅阻断了营养物质的供应,而且还阻断了药物本身对氧气的肿瘤渗透,促进了缺氧和肿瘤转移,从而导致通过肿瘤血管阻断的抗肿瘤策略失败。

近十年来,人们对发生代谢重编程的肿瘤的营养代谢特征进行了广泛的探索,发现了肿瘤组织更具体的营养需求和营养代谢途径。在纳米靶向技术的帮助下,越来越多的研究人员将肿瘤饥饿治疗的靶点从单一的血管阻断转向特异性阻断某些营养物质的供应,从而确保在不影响肿瘤组织渗透压的情况下,更“温和”地切断肿瘤细胞中特定的生物信号通路,最终杀死肿瘤细胞,而不引起肿瘤耐药和肿瘤细胞逃逸。例如,除葡萄糖外,肿瘤细胞还直接利用脂质和多种氨基酸(包括蛋氨酸、谷氨酰胺、牛磺酸等)作为肿瘤生命活动的能量来源,这是正常体细胞所不具备的。此外,肿瘤也被发现比正常细胞需要更多的多种离子来满足更多样化和特定的细胞行为需求。因此,肿瘤饥饿疗法在血管阻断的基础上得到了发展和扩展。

1 :营养剥夺抗肿瘤策略的实施方案示意图。

【亮点提炼】

1. 该综述全面总结了肿瘤细胞不同于正常细胞的营养摄取和代谢途径,并阐述了针对每种营养剥夺而开发的抗肿瘤策略。这里讨论的营养物质不仅包括用于提供能量的营养物质,但也包括辅助成分,如参与细胞各种生命活动的小分子和离子。

2. 该综述还总结了阻断肿瘤组织微环境中其他细胞成员(如







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