浙大附属邵逸夫医院孙继红/梁军龙/肖冰团队Biomaterials综述：功能化生物材料扩大钙离子过载用于肿瘤协同治疗

钙离子（Ca²⁺）是人体内最丰富的金属离子之一，在许多细胞过程中，包括增殖，代谢，迁移，细胞死亡，信号转导和基因表达中起着关键的调节作用。其中，细胞内Ca²⁺过载是诱导肿瘤细胞凋亡、细胞焦亡、免疫原性细胞死亡、自噬、副凋亡、坏死性凋亡和钙化的最广泛原因之一，并已成为肿瘤治疗领域最有价值的治疗策略。然而，细胞内Ca²⁺过载介导的治疗策略实现临床转化还面临一些重要挑战，如细胞内Ca²⁺调控的详细机制、Ca²⁺动力学的精确控制、Ca²⁺稳态失衡的特异性和Ca²⁺过载相关的生物材料的生物安全性等等。

基于这些考虑，浙大附属邵逸夫医院孙继红/梁军龙/肖冰团队以“Amplifying Ca²⁺ Overload by Engineered Biomaterials for Synergistic Cancer Therapy”为题在Biomaterials上发表了综述文章。在该综述中，作者首先介绍了Ca²⁺涉及的细胞内信号通路，并详细概述了钙基生物材料（包括CaCO₃、CaP、CaO₂、CaSi、CaF₂和CaH₂）在癌症诊断、癌症治疗、免疫治疗中的应用。此外，重点概述了细胞内Ca²⁺过载诱导肿瘤细胞凋亡、焦亡、ICD、自噬、副凋亡、坏死性凋亡或钙化，以及Ca²⁺过载策略联合其他疗法（如化疗、光热疗法、光动力疗法、化学动力疗法和声动力疗法等）介导的多模式免疫治疗的最新研究。最后，该作者对Ca²⁺过载介导的治疗策略面临的挑战和未来发展方向进行了展望和讨论，旨在拓宽这些创新治疗策略在未来的应用范围。

【主要内容】

图1 各种功能化生物材料诱导钙过载介导肿瘤细胞以不同死亡方式实现癌症治疗或协同治疗的示意图。

图2 该图展示了Ca²⁺作为第二信使调节各种细胞内免疫反应，包括Ca²⁺-NFAT通路，Ca²⁺-NLRP3通路和Ca²⁺-cGAS-STING信号通路。

图3 碳酸钙基生物材料用于肿瘤微环境酸性条件和肿瘤免疫治疗。

图4 碳基生物材料诱导肿瘤细胞免疫原性细胞死亡用于肿瘤免疫治疗。

图5 功能生物材料诱导肿瘤细胞发生副凋亡或坏死性凋亡用于肿瘤免疫治疗。

图6 功能生物材料诱导钙离子过载与声动力治疗协同治疗用于肿瘤免疫治疗。

【总结与展望】

鉴于离子稳态在维持各种细胞生理活动方面的独特功能，离子干扰治疗策略近年来受到广泛关注并不断发展。特别是Ca²⁺作为第二信使，在增强内质网、线粒体、溶酶体和质膜之间的通讯中发挥着至关重要的作用，在调节基因表达、蛋白质合成、信号转导、酶活性、细胞代谢、细胞增殖等方面也发挥着重要的作用。其中，Ca²⁺过载相关策略在肿瘤诊断和治疗领域的巨大优势，以及与其他新兴治疗策略联合通过触发抗肿瘤免疫反应来抑制肿瘤转移和复发展现了巨大潜力。尽管Ca²⁺过载介导的治疗策略在肿瘤治疗方面显示出巨大的潜力，但对Ca²⁺参与多种免疫功能和免疫调节机制的了解仍处于初步阶段，大多数研究仍处于概念验证阶段。该综述深入、完整地介绍了钙离子稳态在癌症中的调节机制，重点讨论了Ca²⁺过载介导的治疗策略面临的挑战和未来发展方向，拓宽了这些创新治疗策略在未来癌症治疗领域的应用范畴。

浙江大学医学院附属邵逸夫医院放射科梁军龙和肖冰特聘研究员、孙继红教授为该论文的共同通讯作者。本研究受到国家自然科学基金、国家卫生健康委科学研究基金-浙江省卫生健康重大科技计划重大项目和浙江省“领雁”研发攻关计划等项目资助。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/unsupported_browser