Clinical development and potential of photothermal and photodynamic therapies for cancer

光热和光动力疗法治疗癌症的临床发展和潜力

论文信息：Nature Reviews Clinical OncologyIF：65Date:22 July 2020, DOI: 10.1038/s41571-020-0410-2

主讲人：韦金昕，2025年5月11日

研究背景：

   光激活、光敏剂为基础的治疗已被确立为许多癌症适应症肿瘤消融的安全模式。目前主要有两种治疗方法：光动力治疗(PDT)和光热治疗(PDT)，前者可导致病灶局部化学性损伤，后者可导致局部热损伤。

   在过去的几十年中，作为癌症治疗的光疗药物和设备的发展取得了巨大的进步，但关键的挑战限制了其在某些皮肤病学外的广泛临床应用。通过靶向或局部激活来提高光敏剂的肿瘤特异性，或与化疗或免疫治疗相结合，可以提供更好的结果和减小不良反应。

   1963年后，激光被评估用于肿瘤消融，利用其高能量诱导加热，从而导致细胞损伤。然而，用于肿瘤消融的激光治疗具有重要的局限性，包括由于正常组织中内源性发色团的存在造成对恶性细胞的非选择性以及对高功率密度的要求；因此，在高能量激光照射下，只有通过精确的定位光照射，才能在保留正常组织细胞的同时实现对癌细胞的特异性靶向。此外，为了有效地诱导肿瘤消融，需要高达数百瓦的高功率激光。光动力治疗( PDT )和光热治疗( PTT )则是通过外源性光敏剂增强光辐射的治疗效果，可以使用较低的功率密度进行光疗。此外，PDT将光敏剂与光结合是一种基于光敏反应诱导的化学损伤而不是加热的组织破坏，PDT是一种比PTT更低功耗的模式 (在典型的临床PDT方案中，激光能量密度为50~100 J/cm2)。在临床环境中，光敏剂通常通过静脉或局部应用给药，在光敏剂给药一段时间后，使用固定波长的光聚焦在目标病灶部位，从而选择性地激发光敏剂，并随后诱导光物理和光化学作用，用于癌症治疗。

研究意义与目的：

  光激活、光敏剂为基础的治疗已成为癌症消融安全模式，光动力与光热治疗各有作用机制且能降低功耗，利于癌症治疗。然而当前激光肿瘤消融存在局限性，而光电治疗可借助光敏剂增强效果、用较低功率密度光疗。了解其临床进展，分析新兴临床前生物工程方法克服挑战的潜力，有望推动光电治疗更好应用于癌症治疗，提升疗效、减少不良反应。概述光电治疗癌症的临床进展，探讨该领域面临的挑战及应对之法。

研究内容：

讨论了一些对PTT和PDT的各种方法进行了测试的病例，在某些情况下，在某些肿瘤学指征方面取得了进展；然而，由于可能与患者结果的可变性以及在临床环境中应用激光介导的药物装置组合的复杂性有关的原因，临床应用尚未充分发挥其潜力。为了与手术或仅设备消融模式竞争并合理使用，光电治疗必须在临床结果或易用性方面提供实质性益处。虽然目前临床上使用的光敏剂为恶性组织提供了一定程度的特异性，但努力开发下一代药物旨在提高对这种肿瘤的特异性。通常，PTT和PDT试剂对肿瘤组织的选择性低于周围非恶性组织，因此需要使用高剂量来确保治疗效果。因此，光敏剂在肿瘤邻近组织和器官中的积聚以及超出治疗肿瘤体积的杂散光都会导致副损伤。此外，光在生物组织中的穿透能力有限，这意味着PTT和PDT通常对深层肿瘤无效。此外，PDT对乏氧肿瘤的治疗效果较差，因为其治疗效果是氧依赖性的。此外，残留光敏剂的非预期激发引起的潜在皮肤毒性需要患者在PDT后在黑暗中停留相当长的时间。作者讨论了克服这些缺陷的努力如靶向策略、光源选择、供氧等以及一些联合疗法

总结与展望：

   随着生物医学光学技术不断产生功率增加的光源，以及使用多种光纤的能力，以及尺寸和成本的下降，人们对光电治疗的兴趣预计将保持在高位。事实上，光电治疗正在积极寻求广泛的适应证。此外，新一代和纳米级的光敏剂已经产生了令人印象深刻的临床前结果，但迄今为止的临床转化有限。具有讽刺意味的是，这些药物的先进靶向和激活特性可能导致制造复杂性，从而阻碍其临床转化。尽管如此，抗体靶向的PDT，或光免疫治疗，正在大样本临床试验中进行研究，并有作为下一代疗法的潜力。

 随着临床前对用于PDT和PTT的新型光敏剂的兴趣不断增加，制剂将继续开发，以利用新的和创新的设计，提高靶向性、选择性、激活或图像引导的能力。重要的是，与既定模式相比，有效性、易用性和竞争力都应被认为是这些发展努力中的关键指标。除了药物本身的进步，光传递和适应证选择的进步也将对成功的临床转化至关重要。一般而言，大肿瘤和/或深部肿瘤的光消融是临床前研究中很少考虑的未满足临床需求的领域。使用多个间质纤维的光传递是一种有前途的方法，值得进一步关注。通过合理的技术革新和战略改进，新型PDT和PTT平台的临床拓展空间很大。