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白血病是一种广泛存在的血液恶性肿瘤，其特征是血液和骨髓中白细胞计数升高。尽管临床上白血病干预取得了显着进展，但仍有很大一部分患者，尤其是急性白血病患者，在治疗后未能达到长期缓解或完全缓解。因此，白血病治疗需要优化以满足治疗要求。

近年来，多种材料经过严格的研究，可用作递送载体或直接干预剂，以增强白血病治疗的有效性。这些材料包括脂质体、蛋白质基材料、聚合物材料、细胞衍生材料和无机材料，它们具有独特的特性，并已应用于广泛的治疗方式，包括化疗、免疫治疗、放疗、造血干细胞移植和其他不断发展的治疗方法。近日，来自中科院过程工程研究所的马光辉院士（中科院院士）、魏炜研究员团队对这些材料进行了概述，描述了它们的理化特性、它们在白血病治疗中的作用以及它们在临床转化中面临的挑战。

相关研究成果以“Recent Advances in Material Technology for Leukaemia Treatments”为题于2024年3月28日发表在《Advanced Materials》上。

图1 白血病发展、分类和侵袭概况的示意图

1. 白血病治疗材料技术库

目前白血病治疗中使用的材料技术涵盖多种配方（图2），主要包括脂质体、蛋白质基材料、聚合材料、细胞源材料和无机材料。这些材料配方中的每一种都具有与不同治疗方法相一致的独特特性，最终增强白血病治疗的有效性。

图2 用于白血病治疗的材料类别

2. 材料技术在白血病治疗中的应用

（1）小分子药物治疗

小分子药物治疗主要包括化疗和基于SMKI的分子靶向治疗两种类型，在临床上仍然是白血病治疗的基石，也面临着类似的困境和挑战。在过去的几十年里，材料技术辅助的药物递送系统在解决以下挑战方面发挥了关键作用：提高小分子化疗药物的溶解度，增强细胞内药物的有效性，克服耐药性、转移和复发（图3）。

图3 药物输送系统克服白血病治疗的一般障碍

（2）基因治疗

基因治疗包括操纵细胞遗传水平，目的是通过使用微小RNA (miRNA)、小干扰RNA (siRNA)、引导RNA (gRNA) 和质粒（共价闭合环状DNA，cccDNA）来产生治疗效果。尽管基因治疗在白血病治疗方面取得了巨大进展，但由于基因固有的不稳定性，特别是在细胞内传递方面，仍然存在很大的障碍。因此，纳米材料已被用来增强基因稳定性。此外，涉及纳米材料上的电荷或配体的表面修饰已被用来促进细胞内递送。

（3）免疫疗法

实证研究和临床试验为免疫治疗策略在对抗白血病中的重要性提供了大量证据。目前，大量科学文献强调了专注于利用免疫活性分子或细胞或直接调节人体内的免疫反应或治疗白血病的研究工作（图4）。各种各样的材料在通过各种机制增强免疫疗法的功效方面表现出巨大的前景。作者在本节主要介绍了疫苗、T细胞疗法和其他免疫细胞干预中的材料应用。

图4 白血病免疫疗法的示意图

（4）放射疗法

传统放射治疗包括让患者接受针对恶性组织的精确剂量的电离辐射（例如α射线、β射线或γ射线辐射）。在临床实践中，放射治疗依靠专门的设备来进行聚焦辐射。然而，由于白血病细胞分散在全身各处，因此这种方法在有效治疗白血病方面存在局限性。

（5）造血干细胞移植

造血干细胞移植有助于患者造血系统的重建，是临床治疗白血病的常用方法。HSC的来源是影响HSCT效果的关键因素。一般来说，用于移植的HSC可以是自体的或同种异体的。自体HSC是在预处理方案之前恢复这些细胞后从患者自身的骨髓中收获的。然而，尽管其临床有效，但经常发生复发，主要是由于移植细胞内可能残留有零星的肿瘤细胞。相比之下，同种异体HSC是从与人类白细胞抗原(HLA)匹配的健康捐献者获得的，这有助于避免癌细胞污染的风险。

（6）基于ROS的治疗

ROS在造血和白血病细胞增殖中发挥着关键作用，是白血病治疗的有前景的干预靶点。在癌细胞中，中等水平的ROS可以作为信号分子参与各种细胞内信号通路，包括细胞凋亡、增殖和分化通路。ROS可以调节蛋白质的磷酸化状态，从而介导多种细胞内信号通路的激活或抑制。被ROS氧化后，细胞内的某些蛋白质可以转化为信号分子，显着影响细胞代谢过程，从而促进细胞对外部环境变化的适应和生存。

（7）综合治疗

鉴于白血病固有的异质性和细胞多样性，单一疗法通常无法完全根除癌细胞。在许多情况下，更有前途的途径涉及协同组合多种治疗方式，在人体自然环境中协同作用，如光动力疗法（PDT）。

3. 结论与展望

总的来说，材料技术在增强当前白血病治疗方面表现出显着优势，近几十年来受到越来越多的关注。许多材料经过精心研究和开发，作为白血病治疗的创新策略。这些材料经过精心设计，具有独特的性能，包括均匀的尺寸、中空结构、亲水性、疏水性和生物相容性，符合化疗、免疫治疗、放疗和造血干细胞移植等多种白血病治疗方式的要求。材料技术取得的实质性进展也加速了这些治疗方法的临床转化。尽管材料技术对白血病治疗做出了重大贡献，但仍需做重要的工作来进一步推动其应用。

（1）尽管许多基于人造材料的白血病疗法在白血病细胞系的体外研究中显示出希望，但它们的实际性能和体内生物安全性仍不确定。

（2）尽管取得了重大进展，CAR-T细胞在临床前和临床研究中仍然面临挑战，包括抗原下调/丢失、全身毒性、CAR-T细胞耗竭以及CAR-T细胞来源有限。

（3）材料的合理设计和高通量开发对于未来开发用于白血病治疗的材料具有重要意义。实现材料的合理设计和高通量开发取决于对材料理化性质的精确控制以及预测复杂生物反应的能力，包括免疫反应、全身和细胞毒性效应以及细胞摄取。

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