納米醫(yī)學(xué)技術(shù)引導(dǎo)下的口腔癌診治研究進展

劉世琦綜述，葛立宏，曾素娟審校

0 引言

癌癥是人類健康的第一大殺手[1]。頭頸部鱗狀細胞癌是全球第六大最常見癌癥，其中40%發(fā)生于口腔[2]?？谇话┑闹委煼椒ㄖ饕膳R床分期決定，早期治療包括手術(shù)或放射治療，而晚期治療主要采取以手術(shù)-化療-放療為主的綜合序列治療[3]。晚期口腔癌患者5年生存率較低，主要原因與口腔癌早期診斷困難、治療后易復(fù)發(fā)、全身不良反應(yīng)大等有關(guān)[4]，如何實現(xiàn)口腔癌的早期診斷與有效治療已成為目前亟待解決的臨床難題。納米醫(yī)學(xué)是用納米技術(shù)解決醫(yī)學(xué)問題的學(xué)科，其具有高效遞送藥物、核酸和造影劑的能力，能夠在提高診斷技術(shù)準(zhǔn)確性和化療藥物療效的同時增強癌癥患者的耐受性及改善生存質(zhì)量，本文將從基于納米醫(yī)學(xué)技術(shù)的口腔癌診斷、治療、診療一體化等方面作一綜述，旨在綜述納米醫(yī)學(xué)技術(shù)在口腔癌診斷與治療中的研究進展。

1 基于納米醫(yī)學(xué)技術(shù)的口腔癌診斷

世界衛(wèi)生組織將早期篩查作為預(yù)防和控制口腔癌的首要目標(biāo)，有充分證據(jù)表明，早期診斷有助于降低口腔癌的發(fā)病率和死亡率[5]。大多數(shù)診斷方法只有在口腔癌完全進展后才能加以識別。傳統(tǒng)的非侵入性方法（如活體染色、脫落細胞學(xué)等）因敏感度和特異性不足而受到限制[6]。目前，組織活檢仍然是口腔癌診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但侵入性篩查技術(shù)費力、耗時且創(chuàng)傷極大。為了探索非侵入性、高敏感度和高特異性的口腔癌診斷技術(shù)，不同類型的納米粒子作為特異性造影劑被諸多學(xué)者研究。

1.1 影像檢測

傳統(tǒng)造影劑因生物利用度低、靶向性差等缺點致使成像效果不理想。近年來納米技術(shù)發(fā)展迅速，納米粒子由于尺寸小、表面易于修飾而被開發(fā)用于癌癥成像等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。Shanavas等[7]將偶聯(lián)葉酸、殼聚糖的磁性聚乳酸-羥基乙酸（poly（lactic-co-glycolic acid），PLGA）納米粒子作為核磁共振成像造影劑，結(jié)果顯示口腔表皮樣癌細胞被葉酸-殼聚糖包被的納米粒子處理后所需的T2弛豫時間明顯短于未包被或僅殼聚糖包被的納米粒子組，葉酸受體靶向組的成像對比度顯著優(yōu)于非靶向組，利于早期口腔癌的檢測。

除此以外，貴金屬納米粒子如金納米顆粒不僅合成方法簡單、產(chǎn)率高，而且具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、表面等離子共振性質(zhì)可調(diào)節(jié)等特點，在癌癥的診斷和治療方面具有巨大的潛力。表皮生長因子受體（epithelial growth factor receptor，EGFR）在口腔癌前病變中表達增加，其精確檢測有助于口腔癌的早期篩選[8]。Ankri等[9]將偶聯(lián)抗EGFR多克隆抗體的金納米棒與空氣掃描電子顯微鏡聯(lián)合，結(jié)果顯示金納米棒從腫瘤組織至正常上皮間呈梯度擴散，精確度縮窄至腫瘤邊緣的1 mm范圍。繼這一研究后，該團隊發(fā)現(xiàn)使用此造影劑時高光譜顯微鏡的反射光譜強度在正常組織中最低，隨組織增生程度的加深而不斷增強，因此能夠明顯區(qū)分出正常組織與異型增生病變[10]?；诩{米粒子的高成像對比度和分辨率在口腔腫瘤邊界檢測及良惡性病變鑒別等方面有較大應(yīng)用潛力。

1.2 生物標(biāo)志物檢測

口腔癌生物標(biāo)志物的檢測介質(zhì)包括唾液和血液等，其中唾液檢測具有簡便、無創(chuàng)、準(zhǔn)確等優(yōu)點。納米檢測系統(tǒng)是將生物標(biāo)志物的檢測敏感度提高到納米級的新型非侵入性檢測技術(shù)。酶聯(lián)免疫吸附檢測（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）是一種用于判斷特定靶蛋白是否存在的實驗技術(shù)，Chakraborty等[11]在常規(guī)ELISA試劑盒中摻入金納米棒或金納米球后對口腔鱗癌患者唾液中骨橋蛋白的檢測限分別為0.03 ng/ml或0.02 ng/ml，顯著低于常規(guī)試劑盒的檢測限（0.14 ng/ml），改良版試劑盒的敏感度得到極大程度提高。生物傳感器是一種對生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號進行檢測的儀器，Kumar等[12]采用納米氧化鋯修飾還原氧化石墨烯后，將其用于優(yōu)化生物傳感器，對口腔鱗癌患者唾液中的細胞角蛋白片段CYFRA-21-1進行檢測，與未優(yōu)化的生物傳感器比，優(yōu)化的傳感器具有更寬的線性檢測范圍、更高的敏感度和更低的檢測限。該團隊后續(xù)開發(fā)的納米氧化釔修飾的生物傳感器對CYFRA-21-1的線性檢測范圍為0.01～50 ng/ml，敏感度為226 Ω·ml/ng，檢出限為0.01 ng/ml，改良后生物傳感器檢測效率較前大幅提升[13]。由于拉曼散射效應(yīng)極弱，拉曼光譜的應(yīng)用與發(fā)展受到限制，金或銀納米顆粒表面吸附分子可以將拉曼信號增強105～1014倍，表面增強拉曼光譜（surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS）是一種檢測生物標(biāo)志物的新興方法，因敏感度高已應(yīng)用于腫瘤的診斷[14]。Han等[15]將金納米顆粒與寡核苷酸偶聯(lián)，以孔雀綠異硫氰酸酯作為拉曼報告分子，使用SERS檢測口腔癌唾液樣品中S100鈣結(jié)合蛋白P，其mRNA的檢測限低至1.1 nmol/L。

血液是口腔癌另一重要的生物標(biāo)志物介質(zhì)，Tan等[14]使用SERS分析混有金納米顆粒的口腔癌患者血清樣品分子結(jié)構(gòu)與成分時，敏感度達80.7%，特異性達84.1%。Xue等[16]利用SERS對135例混有金納米顆粒的口腔癌患者血清樣品進行腫瘤分類與分期，與組織活檢對比，其準(zhǔn)確度達到85%以上。此外，Madathil等[17]采用葉狀二氧化鈦納米和銀納米顆粒優(yōu)化SERS后對37例患者的口腔組織病理切片進行分類，準(zhǔn)確率高達97.24%。由此可見，納米粒子能夠提高SERS對生物標(biāo)志物的檢出準(zhǔn)確性。

2 基于納米醫(yī)學(xué)技術(shù)的口腔癌治療

2.1 化學(xué)療法

口腔鱗狀細胞癌的化學(xué)預(yù)防包括用于逆轉(zhuǎn)、預(yù)防或抑制癌前細胞惡性轉(zhuǎn)化的藥物，其中天然植物化合物因豐富的生物活性及藥用價值而備受關(guān)注[18]，有學(xué)者嘗試將納米醫(yī)學(xué)技術(shù)與天然植物化合物結(jié)合用于口腔癌治療。Mazzarino等[19]開發(fā)了一種包覆殼聚糖載姜黃素的聚乙內(nèi)酯黏膜粘附式納米粒子，其細胞毒性遠遠低于游離的姜黃素。Cacciotti等[20]制備了包覆殼聚糖載18-β-甘草次酸的聚乳酸-羥基乙酸共聚物納米粒子，其對人牙齦成纖維細胞無毒性作用，對人口腔鱗狀癌細胞的半數(shù)抑制濃度低至200 μmol/L。Yakop等[21]將3 μg/ml的憂遁草提取物負(fù)載于銀納米顆粒后，發(fā)現(xiàn)其對小鼠胚胎成纖維細胞無毒性，但能夠誘導(dǎo)90%人口腔鱗癌細胞的凋亡。

相較于天然植物化合物，合成化學(xué)藥物如多西他賽、順鉑等結(jié)構(gòu)簡單且作用機制明確，但易導(dǎo)致不良反應(yīng)和多重耐藥性?；诟咻d藥能力，納米顆粒利于化學(xué)藥物在腫瘤部位的積累，能減少化療藥物的全身不良反應(yīng)。Gupta等[22]合成了載有多西他賽的PLGA納米顆粒，其對人口腔鱗癌細胞的毒性遠大于游離的多西他賽。Wang等[23]發(fā)現(xiàn)口腔鱗癌細胞攝取負(fù)載順鉑的聚乙二醇、PLGA/NR7靶向性納米顆粒強于非靶向性納米顆粒，靶向納米顆粒對癌細胞的殺傷能力更高。由此可見，納米醫(yī)學(xué)技術(shù)與化學(xué)療法聯(lián)合應(yīng)用，可顯著增強藥物的療效，降低不良反應(yīng)，這為口腔癌治療增添了新的選擇。

2.2 光學(xué)療法

光學(xué)療法是一種新興的腫瘤治療方法，包括光動力療法和光熱療法。光動力療法對腫瘤細胞的殺傷具有特異性和敏感度，Uppal等[24]發(fā)現(xiàn)與游離玫瑰紅相比，偶聯(lián)玫瑰紅的二氧化硅納米顆粒對口腔癌、乳腺癌細胞的光毒性更強。Lucky等[25]合成的抗EGFR偶聯(lián)聚乙二醇、二氧化鈦納米顆粒對高表達EGFR的口腔癌細胞有明顯殺傷作用，結(jié)果表明與傳統(tǒng)光動力療法相比，結(jié)合納米顆粒的近紅外光動力療法可顯著延遲腫瘤生長，并大幅提高荷瘤裸鼠的存活率。

光熱療法是在近紅外光照射下，借助光敏劑將光能轉(zhuǎn)化為熱能殺死癌細胞的一種治療方法。Mehdizadeh等[26]發(fā)現(xiàn)單獨使用激光或葉酸偶聯(lián)的金納米棒對人表皮樣癌細胞無毒性作用，但兩者聯(lián)合時對口腔癌細胞的殺傷率達56%。隨后，該團隊發(fā)現(xiàn)使用高輻射X射線時，低濃度葉酸偶聯(lián)的金納米棒也可作為良好的放射增敏劑[27]。Hosseini等[28]發(fā)現(xiàn)鍍金的氧化鐵納米粒子同樣是一種具有潛力的放射增敏劑，與單獨光熱療法或放射治療比，兩者聯(lián)合使用時口腔表皮樣癌細胞的存活率最低。

有研究團隊嘗試探索光動力療法和光熱療法聯(lián)合應(yīng)用在口腔癌治療的效果。Chu等[29]發(fā)現(xiàn)在飛秒激光照射下，基于金納米環(huán)在波長為1064 nm處的局域表面等離子體共振效應(yīng)，聯(lián)合光熱療法和光動力療法可有效滅活口腔癌細胞。Wang等[30]將玫瑰紅偶聯(lián)的金納米棒應(yīng)用到倉鼠頰囊口腔癌模型，與單一的光動力或光熱療法相比，光動力和光熱療法聯(lián)合對口腔癌的治療效果更好。

2.3 基因療法

目前基因治療已應(yīng)用于口腔癌，但是治療效果差且不良反應(yīng)大，納米醫(yī)學(xué)技術(shù)恰好可以解決這一難題。Chen等[31]發(fā)現(xiàn)茴香酰胺靶向的脂質(zhì)-鈣-磷酸酯納米顆?？蓪崿F(xiàn)缺氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α）siRNA的有效遞送，10天后小鼠異位移植瘤體積消減約40%。Wang等[32]開發(fā)了負(fù)載多耐藥基因1（multi-drug resistance gene,MDR1）siRNA、阿霉素的聚乙烯亞胺修飾的介孔二氧化硅納米顆粒，轉(zhuǎn)染該納米顆粒后口腔鱗癌多藥耐藥細胞的MDR1基因表達下調(diào)，癌細胞凋亡。在荷瘤裸鼠模型中，相較于未修飾MDR1基因組，基因修飾組腫瘤生長速度減緩且體積顯著減小。

3 基于納米醫(yī)學(xué)技術(shù)的口腔癌診療一體化

在傳統(tǒng)的臨床醫(yī)療中，先診斷、后治療的分時段分次醫(yī)療模式過程繁瑣，為了整合疾病的診斷和治療的過程，診療一體化作為一種全新的醫(yī)療理念被提出。Xiong等[33]制備的負(fù)載吲哚菁綠、全氟己烷、阿霉素的多功能靶向聚合物納米顆粒具有優(yōu)異的光聲成像特性和光熱治療能力，能有效抑制舌鱗狀細胞癌家兔模型中轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的生長。Wang等[34]合成了一種透明質(zhì)酸修飾負(fù)載順鉑的TQTPA多模式納米顆粒，在近紅外光照射下，通過近紅外熒光染料（IR-808）繪制的裸鼠原位舌癌和轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的輪廓可精確至1 mm，在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移檢測和化學(xué)光熱聯(lián)合療法中應(yīng)用前景廣闊?；诩{米醫(yī)學(xué)技術(shù)的口腔癌診療一體化的理念較大程度提升了口腔癌診治的精準(zhǔn)性。

4 研究展望

納米醫(yī)學(xué)技術(shù)在乳腺癌等癌癥的診斷、治療中已得到廣泛研究，但在口腔癌中的診治目前正處于臨床研究階段。為了更好地評估納米醫(yī)學(xué)技術(shù)在口腔癌診治中的應(yīng)用潛力，特別是針對轉(zhuǎn)移瘤，應(yīng)建立和使用更合適的口腔癌動物模型（如原位、轉(zhuǎn)移模型）深入研究。此外，未來還需評估更完善的納米技術(shù)應(yīng)用于口腔癌診治的效果。新一代的納米醫(yī)學(xué)技術(shù)有望提高納米顆?；A(chǔ)藥物遞送的能力，并應(yīng)對癌癥轉(zhuǎn)移、耐藥等挑戰(zhàn)。