徐沛瑤，陳標(biāo)奇，KANKALA Ranjith Kumar，王士斌，陳愛政

（1 華僑大學(xué)生物材料與組織工程研究所，福建 廈門 361021；2 福建省生物化工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361021）

2012 年，Stockwell 團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)小分子藥物愛拉斯?。╡rastin）可引起一種不同于細(xì)胞凋亡、自噬和壞死的細(xì)胞程序性死亡方式，并將這種死亡方式定義為鐵死亡[1]。在形態(tài)學(xué)上，鐵死亡展現(xiàn)出與典型的細(xì)胞死亡方式完全不同的特征，通常表現(xiàn)為線粒體萎縮、線粒體膜密度增加、線粒體嵴減少或消失[2]。與細(xì)胞凋亡相比，鐵死亡可以不受細(xì)胞凋亡相關(guān)因子的抑制從而可以繞過細(xì)胞凋亡的抑制作用[3]。作為一種由鐵依賴性和脂質(zhì)過氧化驅(qū)動(dòng)的特殊細(xì)胞死亡方式，鐵死亡在腫瘤治療方面具有廣闊的應(yīng)用前景[4]。目前研究認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化物代謝和鐵穩(wěn)態(tài)的破壞是驅(qū)動(dòng)鐵死亡的兩個(gè)主要機(jī)制[5-6]。細(xì)胞內(nèi)鐵的積累可導(dǎo)致癌細(xì)胞中鐵和過氧化氫（H2O2）發(fā)生芬頓反應(yīng)產(chǎn)生活性氧（ROS），并誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化物產(chǎn)生[7]。目前普遍認(rèn)為，鐵死亡可以通過抑制谷胱甘肽過氧化物酶4（GPX4）及半胱氨酸-谷氨酸交換轉(zhuǎn)運(yùn)體的活性誘發(fā)[8-9]。

近年來研究人員著重開發(fā)了多種小分子鐵死亡誘導(dǎo)劑用于實(shí)現(xiàn)腫瘤治療，但是較低的靶向作用以及較差的生物利用度限制了小分子藥物的應(yīng)用[10-11]。基于納米材料比表面積大、尺寸小等特點(diǎn)，其在實(shí)現(xiàn)藥物靶向遞送、控制釋放及藥物協(xié)同治療方面具有天然的優(yōu)勢，在小分子鐵死亡誘導(dǎo)劑遞送方面也得到了廣泛應(yīng)用。更重要的是，研究發(fā)現(xiàn)部分納米材料不僅能作為藥物載體，其材料本身還能夠有效誘導(dǎo)細(xì)胞鐵死亡[12]。然而，癌細(xì)胞內(nèi)高濃度的谷胱甘肽（GSH）會(huì)激活GPX4 而明顯降低鐵死亡的治療效果，在一定程度上限制了鐵死亡的臨床應(yīng)用。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)將鐵死亡與不同癌癥治療方式進(jìn)行協(xié)同治療，可實(shí)現(xiàn)通過多種抗腫瘤途徑高效殺傷腫瘤[13-14]。因此，利用納米材料作為藥物載體協(xié)同鐵死亡與其他癌癥治療方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)藥物的有效遞送，還能增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)其他治療方式的敏感性，或通過多重抗腫瘤途徑實(shí)現(xiàn)腫瘤協(xié)同治療，已經(jīng)成為腫瘤治療領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

本文首先介紹了不同類型納米材料在鐵死亡協(xié)同腫瘤治療中的應(yīng)用，總結(jié)了基于納米材料實(shí)現(xiàn)鐵死亡聯(lián)合多種治療方法的抗腫瘤研究（如圖1），最后對(duì)納米材料實(shí)現(xiàn)鐵死亡協(xié)同治療的發(fā)展前景及未來研究方向進(jìn)行展望。

圖1 納米材料用于鐵死亡聯(lián)合治療腫瘤協(xié)同治療研究的概述圖

1 納米材料在鐵死亡聯(lián)合治療中的應(yīng)用

納米材料能夠克服難溶性藥物的溶解度差、跨膜難度高、生物利用度低等一系列問題，在腫瘤治療方面具有明顯優(yōu)勢。更重要的是，在一定粒徑范圍的納米顆粒能夠憑借其被動(dòng)靶向作用在腫瘤部位富集，或利用特異性分子對(duì)其表面進(jìn)行功能化修飾以實(shí)現(xiàn)更大程度蓄積。

基于納米材料的結(jié)構(gòu)和組成，本文將其分為鐵基納米材料[主要包括氧化鐵納米材料、鐵合金納米材料、含鐵元素的金屬有機(jī)框架（MOF）納米材料、鐵基金屬多酚配位納米材料]及非鐵基納米材料（主要包括無機(jī)納米材料、聚合物納米材料、MOF 納米材料）兩類，并闡明其在鐵死亡聯(lián)合治療方面的應(yīng)用。

1.1 鐵基納米材料

鐵死亡過程與鐵元素密切相關(guān)，鐵基納米材料在增加細(xì)胞內(nèi)鐵的利用率方面具有得天獨(dú)道的優(yōu)勢。鐵基納米材料利用芬頓反應(yīng)破壞細(xì)胞內(nèi)的氧化平衡誘發(fā)鐵死亡。此外，研究人員設(shè)計(jì)了多種鐵基納米材料不僅可以實(shí)現(xiàn)鐵死亡，還可實(shí)現(xiàn)藥物負(fù)載或展現(xiàn)出了其他形式的抗腫瘤作用。

1.1.1 氧化鐵納米材料

氧化鐵納米材料已獲得美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)用于臨床，也是最為常見的鐵死亡誘導(dǎo)劑，超順磁性氧化鐵納米材料還可以作為核磁共振成像劑實(shí)現(xiàn)腫瘤診斷，可有效實(shí)現(xiàn)診療一體化[15]。例如，Xu 等[16]合成了錳摻雜四氧化三鐵多孔納米顆粒用于遞送化學(xué)治療藥物阿霉素，在腫瘤酸性環(huán)境下，該納米系統(tǒng)可以通過催化H2O2產(chǎn)生細(xì)胞毒性的羥基自由基，實(shí)現(xiàn)鐵死亡協(xié)同化學(xué)治療。

研究人員也構(gòu)建了多種納米載體對(duì)氧化鐵實(shí)現(xiàn)修飾、包覆及復(fù)合，以提高氧化鐵納米材料在腫瘤部位的富集，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)鐵死亡聯(lián)合治療。例如，Cun等[17]利用鐵基MOF對(duì)四氧化三鐵納米顆粒進(jìn)行修飾，并利用其孔隙實(shí)現(xiàn)光熱治療劑IR780的負(fù)載以實(shí)現(xiàn)鐵死亡聯(lián)合光熱治療。Zhang 等[18]則合成了具有花生結(jié)構(gòu)的四氧化三鐵/氧化釓納米顆粒并實(shí)現(xiàn)鉑（Ⅳ）前藥的有效遞送，該復(fù)合結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒀鯕膺f送至腫瘤細(xì)胞并促進(jìn)鐵死亡，同時(shí)聯(lián)合化學(xué)治療對(duì)前列腺癌細(xì)胞的增殖實(shí)現(xiàn)有效抑制。

此外，通過利用天然或合成聚合物材料對(duì)氧化鐵納米材料進(jìn)行修飾或包裹，在鐵死亡聯(lián)合治療方面應(yīng)用最為普遍。例如，Liang 等[19]構(gòu)建了卟啉接枝的脂質(zhì)體用于包裹超小四氧化三鐵納米顆粒，該復(fù)合納米顆粒可實(shí)現(xiàn)卟啉的高效負(fù)載，并在激光照射下展現(xiàn)了優(yōu)異的光動(dòng)力協(xié)同鐵死亡抗腫瘤效果。Zhang 等[20]設(shè)計(jì)了一種基于葉酸修飾的氧化鐵納米顆粒共載順鉑和GPX4 靶向小干擾核糖核酸（RNA）（si-GPX4）的復(fù)合納米顆粒（圖2），氧化鐵納米顆粒在胞內(nèi)降解后顯著增加了鐵水平并促使芬頓反應(yīng)發(fā)生而誘導(dǎo)鐵死亡，順鉑通過破壞細(xì)胞核和線粒體脫氧核糖核酸（DNA）誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，共同釋放的si-GPX4 通過抑制GPX4 表達(dá)提高治療效果，對(duì)腦膠質(zhì)瘤展現(xiàn)出了優(yōu)異的抑制效果。

圖2 葉酸修飾的氧化鐵納米顆粒共載順鉑和si-GPX4復(fù)合納米顆粒用于鐵死亡聯(lián)合治療腦膠質(zhì)瘤的作用機(jī)制[20]

體內(nèi)來源的細(xì)胞膜在藥物遞送方面展現(xiàn)了優(yōu)異的應(yīng)用前景。例如，Liu 等[21]構(gòu)建了巰基修飾的四氧化三鐵納米顆粒與程序性死亡受體-1（PD-L1）特異的小干擾RNA（siPD-L1）偶聯(lián)，并利用小膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞膜在其表面包被用于實(shí)現(xiàn)腦腫瘤靶向。該靶向納米顆?？稍谀[瘤部位有效釋放siPDL1 從而顯著降低PD-L1 的蛋白表達(dá)，還能夠有效誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的鐵死亡并促進(jìn)樹突狀細(xì)胞的成熟，對(duì)膠質(zhì)母耐藥細(xì)胞瘤展現(xiàn)了優(yōu)異的協(xié)同抗腫瘤效果。

表1中列舉了基于氧化鐵納米材料用于實(shí)現(xiàn)鐵死亡聯(lián)合治療的相關(guān)應(yīng)用。

表1 基于氧化鐵納米材料用于實(shí)現(xiàn)鐵死亡協(xié)同腫瘤治療的應(yīng)用實(shí)例

1.1.2 鐵合金納米材料

除氧化鐵顆粒外，研究人員通過設(shè)計(jì)合成了鐵合金納米顆粒用于實(shí)現(xiàn)協(xié)同治療。Zhang 等[31]利用pH 響應(yīng)及具有靶向性的脂質(zhì)體包裹合成的FePt 納米顆粒及葡萄糖氧化酶以實(shí)現(xiàn)鐵死亡聯(lián)合饑餓治療。Yang等[32]則合成了超小FePtMn納米晶體并在其表面修飾葉酸及光敏劑二氫卟吩e6（Ce6），當(dāng)納米晶體通過葉酸靶向遞送到腫瘤微酸環(huán)境后，能有效釋放亞鐵離子并通過芬頓反應(yīng)催化H2O2轉(zhuǎn)化為氧氣和單線態(tài)氧。重要的是，所產(chǎn)生的氧氣能逆轉(zhuǎn)腫瘤乏氧微環(huán)境并提升Ce6 的光動(dòng)力效果。此外，F(xiàn)ePtMn納米晶體具有較強(qiáng)的光熱轉(zhuǎn)化效率，展現(xiàn)了優(yōu)異的鐵死亡/光動(dòng)力學(xué)/光熱聯(lián)合治療效果。

1.1.3 含鐵元素的MOF

MOF 是一類由金屬及有機(jī)連接體通過配位鍵相連的新型多孔材料，具有尺寸可控、比表面積大、孔隙率高等優(yōu)點(diǎn)[33]。含鐵元素的MOF 不僅能夠在腫瘤部位釋放亞鐵/鐵離子誘導(dǎo)鐵死亡，其孔徑結(jié)構(gòu)還可有效對(duì)不同種類的藥物實(shí)現(xiàn)負(fù)載，在鐵死亡協(xié)同治療領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢[34]。

Xu 等[35]通過一鍋法構(gòu)建了負(fù)載阿霉素的含鐵非晶態(tài)MOF，并在其表面修飾透明質(zhì)酸實(shí)現(xiàn)靶向作用。該納米顆粒展現(xiàn)了優(yōu)異的光熱升溫效果，靶向腫瘤后在腫瘤微環(huán)境下響應(yīng)性釋放藥物，其中阿霉素發(fā)揮化學(xué)治療作用誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并通過提高細(xì)胞內(nèi)H2O2水平而促進(jìn)鐵死亡的效果，實(shí)現(xiàn)了腫瘤的光熱-化學(xué)治療-鐵死亡協(xié)同高效治療。除實(shí)現(xiàn)單一藥物遞送外，Yang等[36]構(gòu)建了鐵與二硫化物修飾的有機(jī)配體組成的MOF 用于實(shí)現(xiàn)葡萄糖氧化酶及阿霉素的協(xié)同遞送，并利用癌細(xì)胞對(duì)其表面進(jìn)行靶向修飾獲得靶向納米顆粒。結(jié)果顯示，該納米顆粒展現(xiàn)出優(yōu)異的腫瘤靶向能力，負(fù)載的葡萄糖氧化酶通過催化腫瘤細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖以提高H2O2水平并放大芬頓反應(yīng)，導(dǎo)致過量的ROS 生成并抑制糖酵解過程。更重要的是，鐵死亡與阿霉素聯(lián)合作用有效誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡并釋放抗原以啟動(dòng)抗腫瘤免疫循環(huán)，葡萄糖代謝的抑制顯著改善腫瘤免疫抑制微環(huán)境并促進(jìn)了抗腫瘤的免疫循環(huán)過程，最終展現(xiàn)了優(yōu)異的腫瘤抑制效果。

1.1.4 鐵基金屬多酚配位納米材料

由于鐵離子特殊的性質(zhì)，可與多酚或多酚衍生物鰲合后獲得自組裝納米顆粒。Mu 等[37]利用鐵離子與表沒食子兒茶素沒食子酸酯自組裝形成納米顆粒并遞送藥物阿霉素，被細(xì)胞攝取實(shí)現(xiàn)了阿霉素和鐵離子的有效釋放，這一化學(xué)治療聯(lián)合鐵死亡治療方式對(duì)腫瘤展現(xiàn)了優(yōu)異的抑制作用。Liu 等[38]則利用鐵離子和單寧酸的螯合作用，在已制備好的索拉非尼納米顆粒表面修飾獲得pH 響應(yīng)性的自沉積網(wǎng)絡(luò)，并用于負(fù)載光動(dòng)力治療劑亞甲藍(lán)。在腫瘤微環(huán)境下，螯合作用被破壞進(jìn)而促進(jìn)亞甲藍(lán)釋放以實(shí)現(xiàn)光動(dòng)力治療，同時(shí)觸發(fā)索拉非尼釋放以啟動(dòng)鐵死亡過程。過量的單寧酸將鐵離子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，造成了細(xì)胞中亞鐵離子的持續(xù)釋放并進(jìn)一步提高了鐵死亡對(duì)癌細(xì)胞的殺傷效率。

1.2 非鐵基納米材料

除了直接供應(yīng)外源鐵/亞鐵離子以加速芬頓反應(yīng)的鐵基納米材料外，研究人員還設(shè)計(jì)了多種利用非鐵基納米材料通過消耗胞內(nèi)GSH、調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞中的脂質(zhì)過氧化或遞送鐵死亡誘導(dǎo)劑等多種方式實(shí)現(xiàn)鐵死亡協(xié)同治療。

1.2.1 無機(jī)納米材料

介孔二氧化硅、二氧化錳、貴金屬等無機(jī)納米材料也可用于實(shí)現(xiàn)腫瘤的鐵死亡聯(lián)合治療。介孔二氧化硅是最為常用的納米藥物載體，其不僅自身可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)藥物遞送，還可作為其他顆粒的殼層以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步載藥[39]。Li 等[40]構(gòu)建了基于上轉(zhuǎn)化納米顆粒為核、介孔二氧化硅為殼層、脂質(zhì)體為表面層的復(fù)合納米顆粒，用于實(shí)現(xiàn)光敏劑Ce6及鐵死亡誘導(dǎo)劑丁硫氨酸硫酸亞胺的共遞送。該復(fù)合納米顆粒能有效利用上轉(zhuǎn)換納米顆粒的特性實(shí)現(xiàn)深層光動(dòng)力治療，同時(shí)釋放的丁硫氨酸硫酸亞胺能有效清除胞內(nèi)的GSH并導(dǎo)致GPX4失活后誘導(dǎo)鐵死亡。

二氧化錳納米顆粒自身可以通過消耗細(xì)胞內(nèi)GSH 促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的鐵死亡，在鐵死亡治療中具有優(yōu)異的表現(xiàn)和前景。Liu 等[41]發(fā)現(xiàn)合成的堿金屬摻雜的二氧化錳納米花可有效增加胞內(nèi)ROS水平、促進(jìn)脂質(zhì)過氧化物的積累并下調(diào)GPX4水平，進(jìn)而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞鐵死亡。此外，該納米顆粒展現(xiàn)了優(yōu)異的光熱/光催化協(xié)同效應(yīng)，可有效抑制胞內(nèi)的熱休克蛋白（HSP）90表達(dá)以實(shí)現(xiàn)腫瘤高效治療。

重金屬納米顆粒如金、鉑等也可以消耗細(xì)胞內(nèi)GSH 或提升胞內(nèi)ROS 水平，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的鐵死亡。Wei 等[42]構(gòu)建了細(xì)胞膜修飾的金納米籠用于實(shí)現(xiàn)光熱治療化學(xué)治療協(xié)同鐵死亡，近紅外激發(fā)下可促進(jìn)丁硫氨酸硫酸亞胺及阿霉素的釋放，這一聯(lián)合治療手段能有效促進(jìn)M2 型巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為M1 型巨噬細(xì)胞，以激活T淋巴細(xì)胞并促進(jìn)細(xì)胞因子的釋放，在體外和體內(nèi)均表現(xiàn)出優(yōu)異的抗腫瘤效果。Valle 等[43]構(gòu)建了具有光熱性能的鉑修飾的星型金納米顆粒，在近紅外光照射下，納米顆粒可有效誘發(fā)細(xì)胞熱損傷并誘發(fā)脂質(zhì)過氧化物累積，對(duì)多藥耐藥腫瘤展現(xiàn)了顯著的抑制作用。

1.2.2 聚合物納米材料

常見的聚合納米材料如合成聚合物納米材料、天然聚合物納米材料等廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，其具有無/低毒、體內(nèi)易被代謝等優(yōu)點(diǎn)，在腫瘤治療方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

牛血清白蛋白、人血清白蛋白等天然聚合材料是較為常見的藥物載體。Wang 等[44]則利用Ce6-牛血清白蛋白偶聯(lián)物通過偶氮苯與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合實(shí)現(xiàn)索拉非尼的遞送，該復(fù)合納米反應(yīng)器展現(xiàn)了優(yōu)異的腫瘤靶向效率，在光動(dòng)力治療引起嚴(yán)重的腫瘤乏氧環(huán)境中，低氧響應(yīng)性的偶氮苯被破壞進(jìn)而導(dǎo)致更多Ce6的釋放。此外，響應(yīng)釋放的鐵蛋白和索拉非尼可通過誘發(fā)鐵死亡展現(xiàn)出出色的聯(lián)合治療能力。Xu等[45]則通過自組裝的方式將光敏劑Ce6及索拉非尼共載于血紅蛋白中，并將基質(zhì)金屬蛋白酶-2 響應(yīng)肽嵌入該結(jié)構(gòu)獲得復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)藥物響應(yīng)性釋放并聯(lián)合鐵死亡及光動(dòng)力治療，見圖3。

圖3 血紅蛋白負(fù)載Ce6和索拉非尼復(fù)合納米顆粒用于鐵死亡聯(lián)合光動(dòng)力治療的作用機(jī)制[45]

Ou 等[46]開發(fā)了具有近紅外二區(qū)吸收的有機(jī)光熱劑TMB-F4TCNQ 并將其與葉酸修飾的聚乙二醇通過超分子自組裝和納米沉淀法構(gòu)建復(fù)合納米顆粒。該復(fù)合納米顆粒通過消耗半胱氨酸水平而抑制GSH 合成引發(fā)鐵死亡，聯(lián)合光熱治療對(duì)腫瘤具有優(yōu)異的殺傷效率。研究人員也通過對(duì)聚合物進(jìn)行設(shè)計(jì)獲得響應(yīng)性納米藥物載體用于實(shí)現(xiàn)藥物的精準(zhǔn)釋放。Jiang等[47]設(shè)計(jì)了基于二硫鍵的聚合物納米顆粒用于包覆葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1抑制劑（BAY-876）及阿霉素-DNA配體配合物，含二硫鍵的聚合物有效響應(yīng)腫瘤細(xì)胞內(nèi)過表達(dá)的GSH并釋放藥物。此外，GSH 的消耗有效地誘發(fā)鐵死亡并聯(lián)合阿霉素的化療效果以及BAY-876 的糖酵解抑制效果，有效提升了腫瘤細(xì)胞對(duì)化學(xué)治療的敏感性。

1.2.3 MOF

除含鐵元素的MOF 外，研究人員發(fā)現(xiàn)不含鐵元素的MOF 也可通過實(shí)現(xiàn)鐵死亡誘導(dǎo)劑的有效遞送或基于其自身性質(zhì)誘導(dǎo)鐵死亡。Meng 等[48]設(shè)計(jì)了一種含二硫化物的咪唑配體與鋅配位形成的MOF用于遞送光敏劑Ce6，當(dāng)納米顆粒在腫瘤部位聚集后，含有二硫鍵的有機(jī)配體誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)GSH消耗以促進(jìn)GPX4失活并誘導(dǎo)鐵死亡，同時(shí)，激光照射觸發(fā)單線態(tài)氧的產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)協(xié)同治療。類似地，Xu 等[49]構(gòu)建了錳卟啉基MOF 用于實(shí)現(xiàn)鐵死亡聯(lián)合聲動(dòng)力治療，該納米顆?？梢酝ㄟ^促進(jìn)GSH 耗竭進(jìn)而引發(fā)鐵死亡。此外，在超聲刺激作用下，納米顆粒能夠有效將產(chǎn)生的氧氣轉(zhuǎn)化為ROS，提高了聲動(dòng)力治療的效果。

2 鐵死亡聯(lián)合治療策略

前文討論了不同納米材料用于鐵死亡聯(lián)合治療，除關(guān)注材料本身性質(zhì)外，了解單一治療策略的優(yōu)勢和缺點(diǎn)及其與鐵死亡聯(lián)合抗腫瘤特點(diǎn)也極為重要。表2中簡單列舉了目前臨床常用的單一治療手段的優(yōu)勢及缺點(diǎn)，并討論了不同治療方式與鐵死亡協(xié)同治療策略的特點(diǎn)。

表2 不同治療方式與鐵死亡協(xié)同治療策略的特點(diǎn)

2.1 鐵死亡聯(lián)合化學(xué)治療

化學(xué)治療是臨床上最具代表性的腫瘤治療手段，具有普適性廣、可操作性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)?；瘜W(xué)治療藥物受到如溶解度低、穩(wěn)定性差、腫瘤靶向能力差以及易產(chǎn)生耐藥性等限制導(dǎo)致其臨床治療效率不高，且全身毒副作用會(huì)加重癌癥病人的身體負(fù)擔(dān)，進(jìn)而限制了其臨床使用。納米藥物載體在提高化學(xué)治療藥物的藥物傳遞效率和腫瘤靶向能力方面展現(xiàn)了一定的優(yōu)勢，但一些商用納米制劑的臨床效果比預(yù)想中低很多[50]。

化學(xué)治療與鐵死亡聯(lián)合治療已成為癌癥治療的新興領(lǐng)域。Wang 等[51]構(gòu)建了前列腺特異性抗原靶向修飾的砷納米片負(fù)載阿霉素以實(shí)現(xiàn)靶向前列腺癌的協(xié)同治療，其一方面通過引起溶質(zhì)載體家族7成員11 的表達(dá)并觸發(fā)GSH 耗竭而后誘導(dǎo)鐵死亡；另一方面通過下調(diào)共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張突變基因的表達(dá)進(jìn)而對(duì)阿霉素的化學(xué)治療效果實(shí)現(xiàn)增效。此外，順鉑類藥物也可以激活煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶，并通過轉(zhuǎn)移NADPH的電子產(chǎn)生氧氣，通過超氧化物歧化酶提高胞內(nèi)H2O2水平，進(jìn)而為芬頓反應(yīng)提供更多的原料[52]。Gao等[23]則構(gòu)建了基于聚多肽為載體遞送四氧化三鐵及順鉑的納米顆粒，當(dāng)納米顆粒到達(dá)溶酶體后可釋放四氧化三鐵，通過級(jí)聯(lián)反應(yīng)促使鐵死亡，并釋放順鉑有效誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。結(jié)果顯示，該復(fù)合納米載體不僅展現(xiàn)出了優(yōu)異的核磁共振成像介導(dǎo)的鐵死亡-化學(xué)治療協(xié)同治療性能，還顯著降低了順鉑的毒性。Pan等[53]制備了癌細(xì)胞膜修飾的鐵基MOF納米材料用于實(shí)現(xiàn)抗腫瘤藥物替拉扎明的靶向遞送（圖4），該納米材料與富含GSH 及H2O2的腫瘤微環(huán)境發(fā)生氧化還原反應(yīng)及芬頓反應(yīng)，觸發(fā)鐵死亡并通過產(chǎn)生氧氣增強(qiáng)光動(dòng)力治療的效果。隨后，在激光照射下光動(dòng)力過程消耗氧氣并加重腫瘤乏氧，進(jìn)一步激活缺氧響應(yīng)性前藥替拉扎明的化學(xué)治療效果，展示出優(yōu)異的協(xié)同抗腫瘤作用。

圖4 細(xì)胞膜修飾鐵基金屬有機(jī)框架納米顆粒用于負(fù)載替拉扎明用于實(shí)現(xiàn)光動(dòng)力治療-化學(xué)治療-鐵死亡聯(lián)合作用機(jī)制[53]

除較高的毒性問題外，化學(xué)治療引起的腫瘤多藥耐藥或腫瘤固有的耐藥性仍是限制化學(xué)治療應(yīng)用的主要問題[54]。有趣的是，研究發(fā)現(xiàn)鐵死亡與腫瘤治療的耐藥性相關(guān)，誘導(dǎo)鐵死亡可以有效逆轉(zhuǎn)腫瘤的多藥耐藥性以實(shí)現(xiàn)高效治療。Peng等[55]設(shè)計(jì)了基于鐵離子與土槿皮乙酸B的自組裝納米顆粒并利用MOF 及紅細(xì)胞膜進(jìn)行表面修飾，MOF 的多孔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)阿霉素負(fù)載，探究其對(duì)耐阿霉素腫瘤細(xì)胞的協(xié)同治療效果。該納米顆?？捎行дT導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的鐵死亡并釋放藥物，鐵死亡通過調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的流動(dòng)性和通透性并下調(diào)P糖蛋白的表達(dá)，從而逆轉(zhuǎn)腫瘤的多藥耐藥性并發(fā)揮協(xié)同抗腫瘤效果。

2.2 鐵死亡聯(lián)合光熱治療

光熱治療作為一種低創(chuàng)且高效的腫瘤治療方式，其造成的高溫能有效誘導(dǎo)細(xì)胞蛋白變性并造成細(xì)胞膜不可逆損傷。此外，與正常細(xì)胞相比，癌細(xì)胞耐受高溫的能力較低。然而，光熱治療常需要較高的局部溫度以實(shí)現(xiàn)腫瘤高效清除，可能會(huì)造成周圍正常組織的壞死[56]。此外，由于癌細(xì)胞通過表達(dá)HSP產(chǎn)生耐熱性抵抗光熱治療效果，使得腫瘤在光熱治療后快速復(fù)發(fā)。

光熱治療與鐵死亡聯(lián)合抗腫瘤也展現(xiàn)了令人矚目的優(yōu)勢。一方面，光熱治療可以促進(jìn)芬頓反應(yīng)的速率進(jìn)而促進(jìn)鐵死亡。Chang 等[57]合成了負(fù)載鈀單原子的鋅基MOF 結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)低溫光熱治療聯(lián)合鐵死亡，該復(fù)合納米顆粒展現(xiàn)了優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能，并通過高效催化ROS 產(chǎn)生并促進(jìn)GSH 消耗進(jìn)而誘發(fā)鐵死亡。該研究還發(fā)現(xiàn)胞內(nèi)ROS 以及脂質(zhì)過氧化物的積累導(dǎo)致HSP 的表達(dá)受到抑制，使得光熱治療的效果進(jìn)一步提高。Cui 等[58]制備了富含鐵離子的聚吡咯納米顆粒用于鐵死亡聯(lián)合治療光熱治療（圖5），該納米顆?？煞纸獍麅?nèi)的H2O2生成羥基自由基進(jìn)一步誘導(dǎo)鐵死亡。此外，該納米顆粒表現(xiàn)出優(yōu)異的光熱升溫效果，不僅顯示出優(yōu)異的光熱性質(zhì)，還可以加快芬頓反應(yīng)的效率進(jìn)而增強(qiáng)鐵死亡的效果。另一方面，鐵死亡過程中ROS 和脂質(zhì)過氧化物的積累可通過抑制HSP 的表達(dá)，進(jìn)而可以阻止癌細(xì)胞對(duì)光熱治療的抵抗效果。

圖5 含鐵離子的聚吡咯納米顆粒用于實(shí)現(xiàn)光熱治療增強(qiáng)鐵死亡的作用機(jī)制[58]

2.3 鐵死亡聯(lián)合光/聲動(dòng)力治療

光動(dòng)力治療作為一種非侵入性臨床療法廣泛應(yīng)用于淺表癌癥的治療，其基于激光照射光敏劑所產(chǎn)生的光化學(xué)反應(yīng)生成ROS 進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡/壞死[59]。由于激光的穿透深度有限，研究人員也發(fā)現(xiàn)在超聲刺激下聲敏劑也可以產(chǎn)生ROS 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)聲動(dòng)力治療[60]。盡管光/聲動(dòng)力治療展現(xiàn)出了可控的腫瘤治療優(yōu)勢，但由于腫瘤血管的供血不足和治療過程中細(xì)胞耗氧量高等因素進(jìn)一步造成了腫瘤乏氧，削弱了光/聲動(dòng)力治療的效果。

鐵死亡聯(lián)合光/聲動(dòng)力治療在腫瘤治療方面有優(yōu)異的應(yīng)用前景。研究發(fā)現(xiàn)，光動(dòng)力治療可作為芬頓反應(yīng)中H2O2的來源并提供單線態(tài)氧用于脂質(zhì)過氧化過程[61]。例如，Chen等[26]設(shè)計(jì)了一種基于聚乳酸的納米載藥平臺(tái)用于實(shí)現(xiàn)Ce6及四氧化三鐵納米顆粒的遞送。釋放的Ce6在激光照射下產(chǎn)生單線態(tài)氧，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡并促進(jìn)鐵死亡的治療效果。此外，鐵死亡過程的芬頓反應(yīng)導(dǎo)致氧氣積累，進(jìn)而緩解腫瘤乏氧微環(huán)境用于提高光動(dòng)力治療效果。Zhu 等[62]構(gòu)建了Ce6 及鐵死亡誘導(dǎo)劑erastin 自組裝納米顆粒用于協(xié)同治療。納米顆粒被腫瘤細(xì)胞攝取后，鐵死亡導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部ROS 積累并通過芬頓反應(yīng)增加腫瘤部位的氧氣濃度。持續(xù)生成的氧氣能有效克服腫瘤乏氧微環(huán)境，以促進(jìn)光動(dòng)力治療對(duì)細(xì)胞的氧化損傷作用。

聲動(dòng)力治療能夠有效突破光動(dòng)力治療穿透深度不夠的壁壘，聲動(dòng)力治療聯(lián)合鐵死亡已展現(xiàn)出了明顯優(yōu)勢。Zhou等[63]構(gòu)建了共載聲敏劑原卟啉及臨床批準(zhǔn)藥物納米氧化鐵的脂質(zhì)體納米平臺(tái)，在超聲作用下誘導(dǎo)原卟啉的聲動(dòng)力治療不僅能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡發(fā)揮抗腫瘤作用，還能通過促進(jìn)細(xì)胞選擇性自噬來提高納米氧化鐵誘導(dǎo)鐵死亡的敏感性。

2.4 鐵死亡聯(lián)合其他治療方式

除上述典型的腫瘤治療方法外，其他治療方式（如饑餓治療、氣體治療、免疫治療等）與鐵死亡協(xié)同抗腫瘤方面也展現(xiàn)出各自的優(yōu)點(diǎn)。例如，Wan等[64]制備了癌細(xì)胞膜包裹的負(fù)載了葡萄糖氧化酶的鐵基MOF 納米材料實(shí)現(xiàn)饑餓治療與鐵死亡協(xié)同治療。在腫瘤部位納米材料的崩解導(dǎo)致芬頓反應(yīng)的發(fā)生，同步釋放的葡萄糖氧化酶催化葡萄糖生成葡萄酸和H2O2，進(jìn)而克服鐵死亡過程中H2O2不足的缺點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)協(xié)同治療。Zhang 等[65]則構(gòu)建了葉酸靶向修飾的鋅基MOF 用于一氧化氮?dú)怏w聯(lián)合鐵死亡協(xié)同治療。在溶酶體酸性條件下，雙氫青蒿素和硝普鈉在胞內(nèi)大量釋放，硝普鈉一方面釋放亞鐵離子與雙氫青蒿素作用誘發(fā)鐵死亡，另一方面分解為一氧化氮促進(jìn)細(xì)胞凋亡，對(duì)頭頸部鱗狀細(xì)胞癌具有優(yōu)異的協(xié)同抑制作用。Liu 等[66]合成了基于鐵離子、錳離子及單寧酸的金屬多酚網(wǎng)絡(luò)納米結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)抗PDL1 DNA 的遞送。納米顆粒所誘導(dǎo)的光熱治療及鐵死亡作用具有協(xié)同抗腫瘤活性，還能有效誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡。此外，共同釋放的錳離子作為金屬輔因子激活脫氧核酶有效下調(diào)PD-L1，最終促進(jìn)免疫治療的療效。

3 結(jié)語

鐵死亡作為一種新型的腫瘤治療方式，在臨床轉(zhuǎn)化方面具有廣闊的應(yīng)用前景。納米技術(shù)的蓬勃發(fā)展為腫瘤治療奠定了深厚的基礎(chǔ)，納米材料用于誘導(dǎo)鐵死亡的研究日益增多。更重要的是，利用納米材料實(shí)現(xiàn)藥物協(xié)同遞送，可通過整合多種治療方式以實(shí)現(xiàn)更為高效的治療效果，目前已經(jīng)成為鐵死亡的主要研究方向之一。然而，基于納米材料用于鐵死亡的協(xié)同抗腫瘤方式在臨床轉(zhuǎn)換方面仍需要跨越巨大的障礙。

（1）當(dāng)前研究對(duì)鐵死亡誘導(dǎo)劑所參與的鐵死亡途徑中的詳細(xì)機(jī)制及作用通路知之甚少，基于利用鐵死亡聯(lián)合作用機(jī)制對(duì)不同類/亞型的癌癥治療效果研究尚淺，評(píng)價(jià)其對(duì)不同類型腫瘤的療效仍需要更多的理論支撐。

（2）盡管鐵基納米材料可引入大量外源鐵引發(fā)鐵死亡，但腫瘤微酸環(huán)境及較低的H2O2濃度無法快速且有效產(chǎn)生鐵/亞鐵離子和ROS，其誘發(fā)的聯(lián)合治療效果可能不佳，設(shè)計(jì)開發(fā)不依賴酸性環(huán)境及H2O2濃度的鐵基納米材料可能是未來研究的方向之一。相比于鐵基納米材料而言，非鐵基納米材料可通過GSH耗竭、GPX4失活或增加細(xì)胞內(nèi)ROS實(shí)現(xiàn)鐵死亡，但其本身通常無法實(shí)現(xiàn)腫瘤成像功能，開發(fā)具有診療一體化性能的非鐵基納米材料用于實(shí)現(xiàn)鐵死亡聯(lián)合治療可能是未來研究的熱點(diǎn)。

（3）將鐵死亡與放療、基因治療等治療方式或利用多重聯(lián)合治療方式實(shí)現(xiàn)協(xié)同抗腫瘤的工作仍在探索過程中。設(shè)計(jì)集成像、治療、診斷于一身的多功能納米材料并制定合適的聯(lián)合治療策略，可能是未來研究的重點(diǎn)方向。

（4）研究納米材料的生物安全性依舊是實(shí)現(xiàn)其臨床使用的重中之重，需要進(jìn)一步確定納米材料對(duì)正常細(xì)胞、組織、器官的副作用，并從降解、代謝等多角度評(píng)價(jià)納米材料的毒性。

總之，結(jié)合多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)及研究手段以確定鐵死亡的具體作用機(jī)制、探索高效協(xié)同治療手段和開發(fā)生物相容性好的納米材料將成為重點(diǎn)。相信在研究人員的共同努力下，鐵死亡聯(lián)合治療手段可能在腫瘤臨床治療領(lǐng)域獲得進(jìn)一步應(yīng)用。