综述:肿瘤微环境表达酶(基质金属蛋白酶、组织蛋白酶、尿激酶型纤溶酶原激活剂)触发聚合物囊泡用于液体活检和癌症诊断的研究进展

【字体: 时间:2025年07月29日 来源:International Journal of Biological Macromolecules 7.7

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  本综述系统阐述了酶响应型聚合物囊泡(polymersomes)在液体活检和癌症诊断中的革新性应用。通过精准响应肿瘤微环境(TME)中过表达的基质金属蛋白酶(MMPs)、组织蛋白酶(cathepsins)和尿激酶型纤溶酶原激活剂(uPA),这些纳米载体可实现循环肿瘤细胞(CTCs)、细胞外囊泡(EVs)和游离核酸(cfNAs)的超灵敏检测。文章重点探讨了嵌段共聚物自组装、刺激响应性 linker 整合等聚合物化学技术,并展望了 CRISPR 集成生物传感与机器学习辅助诊断的临床转化前景。

  

Abstract
酶触发聚合物囊泡通过肿瘤微环境(TME)特异性酶激活机制,为癌症诊断提供了高精度、微创化的解决方案。这类纳米载体能选择性释放DNA染料、荧光探针和分子条形码,显著提升液体活检中生物标志物的检测灵敏度。

Conventional approaches to cancer diagnosis
传统癌症诊断依赖组织活检和影像学检查(如CT、MRI),但存在侵入性强、时空分辨率有限等缺陷。液体活检通过分析血液中的循环肿瘤DNA(ctDNA)等标志物,实现了肿瘤动态的实时监测。

Emergence of enzyme-triggered polymersomes
基于MMP-2/9可切割的肽序列或组织蛋白酶B敏感的酯键,聚合物囊泡在TME中发生程序性结构变化。例如,Yao等开发的NAD(P)H:醌氧化还原酶1(NQO1)响应系统,实现了肿瘤特异性药物递送,信噪比提升15倍。

Recent advances
双刺激响应系统(如pH/酶协同触发)通过"去PEG化"策略减少网状内皮系统(RES)清除。最新研究将CRISPR-Cas9与酶激活探针耦合,可在飞摩尔级检测EGFRL858R突变。

Regulatory considerations
目前FDA尚未制定纳米载体的专门审批路径。含化疗药物的polymersomes按组合产品分类,需通过21 CFR 3.2(e)确定主要作用模式(PMOA)。

Future prospects
挑战在于肿瘤酶表达的时空异质性。计算模型预测显示,整合缺氧响应元件(如HIF-1α)的多重刺激系统可将靶向效率提升40%。机器学习辅助的酶活性图谱分析正成为新的研究方向。

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