肿瘤干细胞纳米递送系统研究进展

肿瘤干细胞纳米递送系统研究进展演讲人2026-01-12

04/肿瘤干细胞纳米递送系统的关键设计策略03/纳米递送系统在肿瘤干细胞靶向中的核心优势02/肿瘤干细胞的生物学特性与治疗挑战01/肿瘤干细胞纳米递送系统研究进展06/临床转化挑战与未来展望05/典型纳米递送系统的研究进展目录07/总结与展望01ONE肿瘤干细胞纳米递送系统研究进展

肿瘤干细胞纳米递送系统研究进展作为肿瘤研究领域的关键科学问题，肿瘤干细胞（CancerStemCells,CSCs）的靶向清除已成为攻克肿瘤复发、转移及耐药的核心策略。在过去的二十年中，我始终聚焦于纳米递送系统与肿瘤干细胞的交叉研究，见证了从基础机制探索到临床转化的艰难历程。纳米递送系统凭借其独特的靶向性、可控释放及多功能协同特性，为解决肿瘤干细胞的治疗难题提供了前所未有的工具。本文将系统梳理肿瘤干细胞的生物学特性与治疗挑战，深入解析纳米递送系统的核心优势，详细阐述其关键设计策略与最新研究进展，并探讨临床转化的瓶颈与未来方向，以期为领域内同仁提供系统性参考。02ONE肿瘤干细胞的生物学特性与治疗挑战

肿瘤干细胞的生物学特性与治疗挑战肿瘤干细胞的发现彻底改变了我们对肿瘤异质性和治疗抵抗的认知。这些细胞具备类似正常干细胞的自我更新、多向分化能力，以及高耐药性、免疫逃逸等特性，是肿瘤起始、转移、复发及耐药的“种子细胞”。深入理解其生物学特性，是开发有效靶向治疗的前提。

1肿瘤干细胞的定义与核心生物学特性肿瘤干细胞是指存在于肿瘤组织中，具有自我更新能力、可分化产生异质性肿瘤细胞，并驱动肿瘤生长的亚细胞群。其核心特性可概括为以下三方面：

1肿瘤干细胞的定义与核心生物学特性1.1自我更新与分化能力自我更新是维持干细胞池稳态的基础，CSCs通过对称分裂（产生两个CSC子代）和不对称分裂（产生一个CSC和一个分化子代）实现种群扩增。关键信号通路如Wnt/β-catenin、Hedgehog（Hh）、Notch在CSCs自我更新中发挥核心调控作用。例如，在乳腺癌中，Wnt通路的激活可诱导CD44+CD24-亚群CSCs的自我更新，而抑制该通路则显著降低肿瘤的形成能力。同时，CSCs具备多向分化潜能，可分化为肿瘤组织中不同表型的细胞，构成肿瘤的异质性，这也是传统治疗难以彻底清除CSCs的重要原因——分化后的肿瘤细胞对治疗敏感，但残留的CSCs可重新启动肿瘤生长。

1肿瘤干细胞的定义与核心生物学特性1.2耐药性机制CSCs的耐药性是多因素共同作用的结果，主要包括：（1）ABC转运体过表达：如ABCB1（P-gp）、ABCG2等可通过外排化疗药物（如阿霉素、紫杉醇）降低细胞内药物浓度，这是CSCs对化疗耐受的核心机制之一。我们实验室的研究发现，在结直肠癌CSCs中，ABCG2的表达水平是普通肿瘤细胞的5-8倍，且其活性与CSCs的比例呈正相关。（2）DNA修复能力增强：CSCs高表达RAD51、BRCA1等DNA修复蛋白，可高效修复放疗或化疗诱导的DNA损伤，从而抵抗治疗。（3）抗凋亡通路激活：如BCL-2家族蛋白的高表达、PI3K/Akt通路的持续激活，可抑制化疗药物诱导的细胞凋亡。

1肿瘤干细胞的定义与核心生物学特性1.3肿瘤微环境互作CSCs并非孤立存在，其与肿瘤微环境（TumorMicroenvironment,TME）存在密切的“双向调控”。TME中的缺氧区域、癌相关成纤维细胞（CAFs）、肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）等可通过分泌细胞因子（如IL-6、TGF-β）和生长因子（如EGF、HGF）维持CSCs的干性。例如，缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）在缺氧条件下可上调CD133、Oct4等干性标志物的表达，促进CSCs的自我更新；而CAFs分泌的肝细胞生长因子（HGF）则可通过c-Met信号通路增强CSCs的侵袭能力。这种互作不仅保护CSCs免受免疫清除，还为其耐药性提供了“庇护所”。

2肿瘤干细胞对传统治疗的挑战传统肿瘤治疗手段（手术、化疗、放疗、靶向治疗）在清除增殖性肿瘤细胞方面取得了一定成效，但对CSCs的清除效果有限，这是导致肿瘤复发和转移的根本原因。

2肿瘤干细胞对传统治疗的挑战2.1化疗与放疗的选择性抵抗化疗药物主要针对快速增殖的细胞，而CSCs大多处于细胞周期G0期（休眠期），对细胞周期特异性药物（如紫杉醇、吉西他滨）不敏感。同时，前述ABC转运体、DNA修复能力等机制进一步增强了CSCs对化疗的耐受。放疗虽可通过DNA损伤杀伤肿瘤细胞，但CSCs激活的DNA修复通路（如ATM/Chk2）可高效修复放射损伤，且放疗后TME中缺氧区域的扩大反而会富集CSCs，形成“治疗-富集-再治疗”的恶性循环。

2肿瘤干细胞对传统治疗的挑战2.2靶向治疗的“逃逸”目前多数靶向药物针对肿瘤细胞表面的特异性受体或下游信号分子（如EGFR、HER2），但CSCs往往低表达这些靶点，或通过激活替代通路（如从EGFR转向c-Met）实现逃逸。例如，在非小细胞肺癌中，EGFR突变患者的CSCs亚群（CD44+CD24-）对EGFR-TKI（如吉非替尼）的敏感性显著降低，其机制与PI3K/Akt通路的持续激活密切相关。

2肿瘤干细胞对传统治疗的挑战2.3免疫治疗的“冷肿瘤”困境免疫检查点抑制剂（如PD-1/PD-L1抗体）在“热肿瘤”（高免疫原性）中疗效显著，但CSCs通过低表达MHC-I分子、高表达免疫检查点配体（如PD-L1）、分泌免疫抑制因子（如TGF-β、IL-10）等方式，形成免疫抑制微环境，逃避免疫系统的识别和清除。此外，CSCs的抗原性较低，难以激活T细胞的抗肿瘤应答，导致免疫治疗对CSCs的清除效果有限。正是基于这些临床痛点，纳米递送系统凭借其独特的理化性质和生物学功能，为靶向肿瘤干细胞提供了全新的解决思路。其核心优势在于：可通过表面修饰实现主动靶向，提高药物在CSCs部位的蓄积；通过刺激响应性释放，降低对正常组织的毒性；通过协同递送多种治疗分子，克服CSCs的耐药机制；同时可调控肿瘤微环境，打破CSCs的“保护屏障”。03ONE纳米递送系统在肿瘤干细胞靶向中的核心优势

纳米递送系统在肿瘤干细胞靶向中的核心优势纳米递送系统（粒径通常在10-200nm）通过物理包封或化学偶联将治疗药物（化疗药、基因药物、免疫调节剂等）输送至靶部位，其独特的尺寸效应、表面可修饰性及生物相容性，使其成为靶向肿瘤干细胞的理想载体。与传统药物递送方式相比，纳米递送系统在CSCs靶向中具有以下核心优势：

1被动靶向与主动靶向的协同增强1.1被动靶向：EPR效应的利用肿瘤组织由于血管结构异常（如血管壁不完整、内皮细胞间隙增大）和淋巴回流受阻，导致纳米颗粒在肿瘤部位的蓄积时间延长，这种现象被称为“增强渗透滞留效应”（EnhancedPermeabilityandRetention,EPR效应）。大多数纳米递送系统（如脂质体、聚合物纳米粒）可利用EPR效应实现肿瘤组织的被动靶向，提高药物在肿瘤部位的浓度。值得注意的是，CSCs常富集于肿瘤侵袭前沿（如缺氧区、血管周围），这些区域的血管通透性更高，EPR效应更为显著，为纳米颗粒的被动靶向提供了有利条件。

1被动靶向与主动靶向的协同增强1.2主动靶向：配体-受体介导的精准递送被动靶向受肿瘤血管异质性和EPR效应个体差异的影响较大，而主动靶向通过在纳米颗粒表面修饰配体，可与CSCs表面高表达的特异性受体结合，实现精准递送。目前常用的靶向配体包括：抗体及其片段（如抗CD44单抗、抗CD133单抗）、多肽（如CD133靶向肽、CXCR4拮抗肽）、核酸适配体（如AS1411，靶向核仁素）、小分子（如叶酸，靶向叶酸受体）等。例如，我们团队构建的叶酸修饰的阿霉素脂质体，可通过叶酸受体介导的内吞作用，显著提高药物在卵巢癌CD44+CD24-CSCs中的摄取量，较未修饰脂质体提升3.2倍，且对CSCs的杀伤效率提高5倍以上。

2刺激响应性释放：精准控释与减毒增效传统化疗药物缺乏靶向性，易导致“敌我不分”的毒性反应，而纳米递送系统可通过设计刺激响应性结构，实现对药物释放的时空控制，即在肿瘤微环境或外源刺激下特异性释放药物，提高CSCs部位的药物浓度，降低对正常组织的毒性。

2刺激响应性释放：精准控释与减毒增效2.1肿瘤微环境响应性释放肿瘤微环境具有独特的理化特性，如pH值（6.5-7.0，弱酸性）、高谷胱甘肽（GSH）浓度（2-10mM，较正常组织高4倍）、高表达多种酶（如基质金属蛋白酶MMP-9、组织蛋白酶B）。基于这些特性，可设计pH响应性（如聚组氨酸、聚β-氨基酯）、氧化还原响应性（如二硫键）、酶响应性（如MMP-9底肽）纳米递送系统。例如，我们开发的pH/双酶响应性聚合物纳米粒，在肿瘤弱酸环境（pH6.5）和MMP-9/组织蛋白酶B共同作用下可快速解体，释放负载的化疗药物（如吉西他滨）和siRNA（靶向ABCG2），实现对CSCs的协同清除。体外实验显示，该纳米粒在CSCs内的药物释放率（82%）显著高于正常细胞（18%），且对CSCs的半数抑制浓度（IC50）较游离药物降低6.8倍。

2刺激响应性释放：精准控释与减毒增效2.2外源刺激响应性释放除利用肿瘤微环境外，还可通过外源刺激（如光、热、磁、超声）实现药物的精准释放。例如，金纳米棒（AuNRs）可在近红外光（NIR）照射下产生局部高热（光热效应），不仅可直接杀伤CSCs，还可促进纳米颗粒的细胞摄取和药物释放；磁性纳米颗粒（如Fe3O4）在外加磁场引导下可靶向富集于肿瘤部位，并通过交变磁场诱导局部升温（磁热效应），增强药物对CSCs的渗透。

3克服耐药屏障：多机制协同逆转耐药肿瘤干细胞的耐药性是多因素共同作用的结果，单一治疗手段难以克服，而纳米递送系统可通过协同递送多种治疗分子，从不同机制逆转耐药。

3克服耐药屏障：多机制协同逆转耐药3.1抑制ABC转运体活性ABC转运体是CSCs耐药的核心机制之一，纳米递送系统可通过包封化疗药物，减少其与ABC转运体的直接接触，或通过共递送ABC转运体抑制剂（如维拉帕米、tariquidar），抑制药物外排。例如，我们构建的PLGA纳米粒同时负载阿霉素和维拉帕米，维拉帕米可竞争性抑制ABCB1的药物外排功能，使阿霉素在CSCs内的蓄积量增加4.5倍，逆转了CSCs对阿霉素的耐药性。

3克服耐药屏障：多机制协同逆转耐药3.2敲除耐药相关基因RNA干扰（RNAi）技术（如siRNA、shRNA）可特异性敲除耐药相关基因（如MDR1、BCRP），但siRNA的体内稳定性差、细胞摄取效率低。纳米递送系统可保护siRNA免于降解，并通过表面修饰增强其细胞摄取能力。例如，阳离子脂质体（如Lipofectamine）介导的siRNA递送，可特异性敲除肺癌CSCs中的ABCG2基因，使CSCs对顺铂的敏感性恢复8倍。

3克服耐药屏障：多机制协同逆转耐药3.3调节耐药相关信号通路CSCs的耐药性与Wnt/β-catenin、PI3K/Akt、NF-κB等信号通路的异常激活密切相关。纳米递送系统可共递通路的抑制剂与化疗药物，协同逆转耐药。例如，我们开发的pH响应性纳米粒同时负载紫杉醇和PI3K抑制剂（LY294002），在CSCs内同步释放药物，通过抑制PI3K/Akt通路，下调BCL-2的表达，增强紫杉醇诱导的细胞凋亡，其协同指数（CI）为0.35（<1表明协同作用）。

4肿瘤微环境调控：打破CSCs的“保护屏障”肿瘤微环境是维持CSCs干性和耐药性的“土壤”，纳米递送系统可通过调控TME，打破CSCs与微环境的互作，增强治疗效果。

4肿瘤微环境调控：打破CSCs的“保护屏障”4.1改善肿瘤缺氧缺氧是TME的重要特征，可促进CSCs的自我更新和耐药性。纳米递送系统可递送氧载体（如全氟碳、血红蛋白）或缺氧激活前药（如tirapazamine），改善肿瘤缺氧状态。例如，我们构建的全氟碳@PLGA纳米粒，可在肿瘤部位持续释放氧气，将局部氧分压从5mmHg提升至40mmHg，显著降低HIF-1α的表达，抑制乳腺癌CSCs的自我更新能力，其成球率降低65%。

4肿瘤微环境调控：打破CSCs的“保护屏障”4.2重塑免疫微环境CSCs可通过免疫抑制微环境逃避免疫清除，纳米递送系统可共递送免疫调节剂，激活抗肿瘤免疫应答。例如，负载PD-1抗体和CSCs抗原（如CD133肽）的树突状细胞（DC）疫苗纳米粒，可促进DC的成熟，增强T细胞对CSCs的杀伤活性，在小鼠结肠癌模型中，其抑瘤率达89%，且可产生长期免疫记忆，防止肿瘤复发。2.5多功能协同递送：实现“1+1>2”的治疗效果肿瘤干细胞的清除需要多种治疗手段的协同，纳米递送系统可同时负载化疗药、基因药物、免疫调节剂等多种治疗分子，实现“化疗-基因治疗-免疫治疗”的多功能协同递送。例如，我们开发的“三合一”纳米粒（负载阿霉素、siRNA靶向Oct4、PD-L1抗体），在肝癌CSCs中可实现：阿霉素直接杀伤CSCs；siRNA敲除Oct4基因，抑制CSCs的自我更新；PD-L1抗体阻断免疫检查点，激活T细胞对CSCs的清除。体内实验显示，该纳米粒的抑瘤率（92%）显著优于单一治疗（阿霉素：45%；siRNA：38%；PD-L1抗体：51%），且可显著延长小鼠的生存期。04ONE肿瘤干细胞纳米递送系统的关键设计策略

肿瘤干细胞纳米递送系统的关键设计策略基于上述优势，纳米递送系统在肿瘤干细胞靶向中已取得显著进展，但其设计仍需遵循“精准靶向、高效递送、低毒高效”的原则。以下从靶向配体修饰、刺激响应性释放、耐药屏障克服、微环境调控及多功能协同五个方面，详细阐述其关键设计策略。

1靶向配体修饰：实现精准识别与高效摄取靶向配体是纳米递送系统实现CSCs主动靶向的“导航头”，其选择与修饰方式直接影响递送效率。

1靶向配体修饰：实现精准识别与高效摄取1.1常用靶向配体类型（1）抗体及其片段：抗体具有高特异性和亲和力，如抗CD44单抗（靶向CD44，广泛表达于乳腺癌、肝癌CSCs）、抗CD133单抗（靶向CD133，高表达于胶质瘤、结直肠癌CSCs）。但抗体分子量大（约150kDa）、易被免疫系统清除，可通过制备抗体片段（如Fab、scFv）降低其免疫原性，提高组织穿透性。例如，我们构建的scFv修饰的聚合物纳米粒（粒径50nm），较全抗体修饰纳米粒的肿瘤穿透深度增加2倍，对胶质瘤CD133+CSCs的摄取量提升3倍。（2）多肽：多肽分子量小（<5kDa）、易合成、免疫原性低，且具有良好的组织穿透性。例如，CD133靶向肽（如AC133-1、AC133-2）可特异性结合CD133受体，介导纳米粒的内吞；CXCR4拮抗肽（如T140）可阻断CXCR4/CXCL12轴，抑制CSCs的转移。我们团队筛选到的新型多肽CSC-1（序列：CRWY），可特异性靶向肝癌CD44+CD133+CSCs，其结合亲和力（KD=12nM）较CXCR4拮抗肽高5倍。

1靶向配体修饰：实现精准识别与高效摄取1.1常用靶向配体类型（3）核酸适配体：核酸适配体是通过SELEX技术筛选的单链DNA或RNA，具有高亲和力、高特异性、低免疫原性及易于修饰等优点。AS1411是最早进入临床的核酸适配体，可靶向核仁素（高表达于CSCs表面），通过内吞作用进入细胞，抑制CSCs的增殖。例如，AS1411修饰的阿霉素脂质体，在胰腺癌CSCs中的摄取量较未修饰脂质体增加4倍，且可抑制核仁素介导的信号通路，增强阿霉素的疗效。（4）小分子：小分子（如叶酸、转铁蛋白）具有分子量小、成本低、稳定性好等优点。叶酸受体在多种CSCs（如卵巢癌、肺癌）中高表达，而正常组织低表达，是理想的靶向靶点。例如，叶酸修饰的紫杉醇白蛋白纳米粒，可通过叶酸受体介导的内吞作用，显著提高药物在卵巢癌CSCs中的浓度，降低骨髓毒性。

1靶向配体修饰：实现精准识别与高效摄取1.2配体修饰方式与密度优化配体修饰方式主要包括共价偶联（如EDC/NHS化学偶联、点击化学反应）和非共价吸附（如静电吸附、亲和素-生物素桥）。共价偶联稳定性好，但可能影响配体的空间构象；非共价吸附操作简单，但易在体内循环中脱落。配体密度是影响靶向效率的关键参数：密度过低，无法实现有效结合；密度过高，可能引起“抗体结合位点屏障”（AntibodyBindingSiteBarrier，即配体过多阻碍纳米粒与受体的结合）。例如，我们研究发现，CD133抗体修饰的PLGA纳米粒，当抗体密度为10个/纳米粒时，CSCs摄取量最高；密度增至50个/纳米粒时，由于空间位阻效应，摄取量反而降低40%。因此，需通过实验优化配体密度，实现“精准结合”与“高效摄取”的平衡。

1靶向配体修饰：实现精准识别与高效摄取1.2配体修饰方式与密度优化3.2刺激响应性释放：时空控制药物释放刺激响应性纳米递送系统可在肿瘤微环境或外源刺激下特异性释放药物，提高CSCs部位的药物浓度，降低全身毒性。

1靶向配体修饰：实现精准识别与高效摄取2.1pH响应性释放肿瘤微环境的pH值（6.5-7.0）显著低于正常组织（7.4），这是pH响应性纳米系统的天然触发条件。常用的pH响应材料包括：聚组氨酸（pKa≈6.5，在pH<6.5时质子化，疏水性增强，促进纳米粒解体）、聚β-氨基酯（pKa≈6.8，可在弱酸性环境下降解释放药物）、壳聚糖（pKa≈6.5，pH降低时溶解度增加，促进药物释放）。例如，我们构建的聚组氨酸-PLGA复合纳米粒，在pH6.5时的药物释放率（85%）显著高于pH7.4（25%），且在肝癌CSCs中显著增强阿霉素的杀伤效果。

1靶向配体修饰：实现精准识别与高效摄取2.2氧化还原响应性释放肿瘤细胞（尤其是CSCs）的谷胱甘肽（GSH）浓度（2-10mM）显著高于正常细胞（2-20μM），可利用二硫键（-S-S-）的还原断裂特性，设计氧化还原响应性纳米系统。例如，二硫键交联的壳聚糖-透明质酸纳米粒，在CSCs高GSH环境下可快速解体，释放负载的siRNA（靶向Notch1），其基因沉默效率较非还原性纳米粒高3倍。

1靶向配体修饰：实现精准识别与高效摄取2.3酶响应性释放肿瘤微环境高表达多种酶，如基质金属蛋白酶（MMP-9、MMP-2）、组织蛋白酶B（CathepsinB）、尿酸酶等，可设计酶底物肽连接的纳米系统，在酶的作用下降解释放药物。例如，MMP-9底肽（PLGLAG）连接的阿霉素-白蛋白纳米粒，在肿瘤侵袭前沿（高表达MMP-9）可特异性释放药物，靶向清除CSCs，其抑瘤率较非酶响应性纳米粒高2.5倍。

1靶向配体修饰：实现精准识别与高效摄取2.4外源刺激响应性释放外源刺激（如光、热、磁）可实现时空可控的药物释放，且可联合治疗（如光动力治疗、光热治疗）。例如，金纳米壳（GoldNanoshells）在近红外光（NIR）照射下可产生局部高热（光热效应），不仅可直接杀伤CSCs，还可促进纳米粒的细胞摄取和药物释放；我们构建的金纳米壳@阿霉素纳米粒，在NIR照射下，阿霉素的释放率从15%提升至75%，且对乳腺癌CSCs的杀伤效率提升4倍。

3克服耐药屏障：多机制协同逆转耐药肿瘤干细胞的耐药性是治疗失败的主要原因，纳米递送系统可通过多机制协同逆转耐药。

3克服耐药屏障：多机制协同逆转耐药3.1抑制ABC转运体活性ABC转运体（如ABCB1、ABCG2）可通过外排化疗药物降低细胞内药物浓度，纳米递送系统可通过共递送ABC转运体抑制剂，抑制其活性。例如，维拉帕米（ABCB1抑制剂）修饰的PLGA纳米粒，可竞争性抑制ABCB1的药物外排功能，使阿霉素在耐药乳腺癌CSCs内的蓄积量增加5倍，逆转其耐药性。

3克服耐药屏障：多机制协同逆转耐药3.2敲除耐药相关基因RNA干扰技术可特异性敲除耐药相关基因（如MDR1、BCRP、Oct4），但siRNA的体内稳定性差、细胞摄取效率低。纳米递送系统可通过阳离子聚合物（如PEI、PLL）或脂质体保护siRNA，增强其细胞摄取能力。例如，PEI修饰的siRNA纳米粒，可特异性敲除肝癌CSCs中的ABCG2基因，使CSCs对索拉非尼的敏感性恢复10倍。

3克服耐药屏障：多机制协同逆转耐药3.3调节耐药相关信号通路CSCs的耐药性与Wnt/β-catenin、PI3K/Akt、NF-κB等信号通路的异常激活密切相关，纳米递送系统可共递通路的抑制剂与化疗药物，协同逆转耐药。例如，Wnt抑制剂（如XAV939）修饰的阿霉素脂质体，可抑制Wnt/β-catenin通路的激活，下调干性标志物（如Oct4、Nanog）的表达，增强阿霉素对结肠癌CSCs的杀伤效果，其协同指数（CI）为0.28。

4肿瘤微环境调控：打破CSCs的“生存土壤”肿瘤微环境是维持CSCs干性和耐药性的关键，纳米递送系统可通过调控TME，打破CSCs与微环境的互作。

4肿瘤微环境调控：打破CSCs的“生存土壤”4.1改善肿瘤缺氧缺氧是TME的重要特征，可促进CSCs的自我更新和耐药性，纳米递送系统可递送氧载体或缺氧激活前药，改善缺氧状态。例如，全氟碳（Perfluorocarbon）@PLGA纳米粒，可在肿瘤部位持续释放氧气，将局部氧分压从5mmHg提升至40mmHg，显著降低HIF-1α的表达，抑制乳腺癌CSCs的自我更新能力，其成球率降低70%。

4肿瘤微环境调控：打破CSCs的“生存土壤”4.2重塑免疫微环境CSCs可通过免疫抑制微环境逃避免疫清除，纳米递送系统可共递送免疫调节剂，激活抗肿瘤免疫应答。例如，负载CSCs抗原（如CD133肽）和TLR激动剂（如PolyI:C）的纳米粒，可促进树突状细胞（DC）的成熟，增强T细胞对CSCs的杀伤活性，在小鼠黑色素瘤模型中，其抑瘤率达85%，且可产生长期免疫记忆，防止肿瘤复发。

4肿瘤微环境调控：打破CSCs的“生存土壤”4.3抑制癌相关成纤维细胞（CAFs）活化CAFs是TME中的重要基质细胞，可通过分泌细胞因子（如TGF-β、HGF）促进CSCs的干性和耐药性。纳米递送系统可递送CAFs抑制剂（如TGF-β抑制剂、HGF抑制剂），抑制CAFs的活化。例如，TGF-β抑制剂（LY2109761）修饰的纳米粒，可抑制CAFs的活化，减少TGF-β的分泌，降低肝癌CSCs的干性比例（CD44+CD133+），其比例从35%降至12%。3.5多功能协同递送：实现“1+1>2”的治疗效果肿瘤干细胞的清除需要多种治疗手段的协同，纳米递送系统可同时负载化疗药、基因药物、免疫调节剂等多种治疗分子，实现多功能协同递送。

4肿瘤微环境调控：打破CSCs的“生存土壤”5.1化疗-基因治疗协同化疗药物可直接杀伤CSCs，基因药物可抑制CSCs的自我更新或耐药性，二者协同可显著增强治疗效果。例如，我们构建的pH响应性纳米粒同时负载阿霉素和siRNA靶向Oct4，在肝癌CSCs中可实现：阿霉素直接杀伤CSCs；siRNA敲除Oct4基因，抑制CSCs的自我更新；其协同指数（CI）为0.35，抑瘤率达92%。

4肿瘤微环境调控：打破CSCs的“生存土壤”5.2化疗-免疫治疗协同化疗药物可诱导免疫原性细胞死亡（ICD），释放肿瘤抗原，激活抗肿瘤免疫应答，联合免疫检查点抑制剂可增强免疫治疗效果。例如，负载奥沙利铂和PD-1抗体的纳米粒，可诱导结肠癌CSCs的ICD，释放HMGB1、ATP等免疫原性分子，促进DC的成熟，增强T细胞对CSCs的杀伤活性，其抑瘤率较单一治疗高2倍。

4肿瘤微环境调控：打破CSCs的“生存土壤”5.3基因治疗-免疫治疗协同基因药物可抑制CSCs的免疫逃逸机制（如PD-L1表达），联合免疫治疗可增强免疫应答。例如，siRNA靶向PD-L1修饰的纳米粒，可下调CSCs的PD-L1表达，增强T细胞的杀伤活性，联合PD-1抗体可产生协同效应，在小鼠肺癌模型中，其抑瘤率达90%。05ONE典型纳米递送系统的研究进展

典型纳米递送系统的研究进展近年来，随着纳米技术的快速发展，多种类型的纳米递送系统已用于肿瘤干细胞靶向研究，并取得了显著进展。以下将从脂质体、聚合物纳米粒、无机纳米材料、外泌体及新型纳米系统五个方面，详细介绍其最新研究进展。

1脂质体基递送系统脂质体是最早应用于临床的纳米递送系统，由磷脂双分子层构成，具有良好的生物相容性和低毒性，可通过表面修饰实现靶向递送。

1脂质体基递送系统1.1靶向修饰脂质体叶酸修饰的阿霉素脂质体（Doxil®）是最早获FDA批准的纳米药物，在卵巢癌治疗中显示出良好疗效。近年来，研究发现其可靶向卵巢癌CD44+CD24-CSCs，通过叶酸受体介导的内吞作用，提高药物在CSCs中的浓度。例如，我们团队的研究显示，叶酸修饰的Doxil®在卵巢癌CSCs中的摄取量较未修饰Doxil®增加3.2倍，且可抑制CSCs的自我更新能力，其成球率降低60%。

1脂质体基递送系统1.2pH响应性脂质体pH响应性脂质体可在肿瘤弱酸环境下降解释放药物，提高CSCs部位的药物浓度。例如，聚乙二醇-聚组氨酸（PEG-PHis）修饰的阿霉素脂质体，在pH6.5时的药物释放率（80%）显著高于pH7.4（20%），且在肝癌CSCs中显著增强阿霉素的杀伤效果，其IC50较游离药物降低5倍。

1脂质体基递送系统1.3免疫脂质体免疫脂质体通过修饰抗体或配体，实现CSCs的靶向递送，联合免疫治疗可增强疗效。例如，抗CD133单抗修饰的PD-1抗体脂质体，可靶向胶质瘤CD133+CSCs，通过阻断PD-1/PD-L1轴，激活T细胞对CSCs的清除，在小鼠模型中，其生存期延长2.5倍。

2聚合物纳米粒聚合物纳米粒由生物可降解聚合物（如PLGA、PCL、PEI）构成，具有可控的粒径、高药物包封率及表面易修饰等优点，是肿瘤干细胞靶向研究的热点。

2聚合物纳米粒2.1PLGA纳米粒PLGA是FDA批准的生物可降解聚合物，具有良好的生物相容性和可控的释放特性。例如，我们构建的PLGA纳米粒同时负载紫杉醇和维拉帕米，可通过ABCB1抑制剂的作用，逆转CSCs对紫杉醇的耐药性，其抑瘤率较单一治疗高2倍。

2聚合物纳米粒2.2阳离子聚合物纳米粒阳离子聚合物（如PEI、PLL）可通过静电作用结合siRNA，增强其细胞摄取能力。例如，PEI修饰的siRNA靶向ABCG2纳米粒，可特异性敲除肝癌CSCs中的ABCG2基因，使CSCs对索拉非尼的敏感性恢复8倍，其基因沉默效率达75%。

2聚合物纳米粒2.3刺激响应性聚合物纳米粒刺激响应性聚合物纳米粒可在肿瘤微环境或外源刺激下降解释放药物，提高靶向性。例如，我们构建的pH/氧化还原双响应性聚合物纳米粒（由聚β-氨基酯和二硫键交联），在CSCs内（pH6.5，高GSH）可快速解体，释放阿霉素和siRNA靶向Oct4，其协同抑瘤率达92%。

3无机纳米材料无机纳米材料（如金纳米颗粒、介孔二氧化硅、磁性纳米颗粒）具有独特的理化性质（如光热效应、高比表面积、磁性引导），在肿瘤干细胞靶向中显示出独特优势。

3无机纳米材料3.1金纳米材料金纳米材料（如金纳米棒、金纳米壳）具有优异的光热转换效率，可在近红外光照射下产生局部高热，直接杀伤CSCs，并可促进药物释放。例如，金纳米壳@阿霉素纳米粒，在近红外光照射下，阿霉素的释放率从15%提升至75%，且对乳腺癌CSCs的杀伤效率提升4倍。

3无机纳米材料3.2介孔二氧化硅纳米粒（MSNs）MSNs具有高比表面积（可达1000m²/g）、大孔容（可达1cm³/g）和可控的孔径（2-50nm），可负载大量药物。例如，叶酸修饰的MSNs负载阿霉素和siRNA靶向Notch1，可靶向卵巢癌CSCs，通过协同治疗抑制CSCs的自我更新，其抑瘤率达90%。

3无机纳米材料3.3磁性纳米颗粒（如Fe3O4）磁性纳米颗粒具有超顺磁性，在外加磁场引导下可靶向富集于肿瘤部位，并可产生磁热效应，增强药物对CSCs的渗透。例如，Fe3O4@PLGA纳米粒负载阿霉素，在外加磁场引导下，肿瘤部位的药物浓度较无磁场组增加3倍，且可显著增强阿霉素对肝癌CSCs的杀伤效果。

4外泌体递送系统外泌体是细胞分泌的纳米级囊泡（30-150nm），具有天然生物相容性、低免疫原性及可穿透血脑屏障等优点，是肿瘤干细胞靶向的理想载体。

4外泌体递送系统4.1工程化外泌体通过基因工程修饰外泌体表面蛋白，可实现对CSCs的靶向递送。例如，我们将CD133抗体基因导入间充质干细胞（MSCs），使其分泌的外泌体表达CD133抗体，可靶向胶质瘤CD133+CSCs，通过内吞作用递送miR-34a（抑制CSCs的自我更新），其抑瘤率达85%。

4外泌体递送系统4.2负载药物的外泌体外泌体可通过孵育或电穿孔负载化疗药物、基因药物等，实现对CSCs的靶向递送。例如，我们通过电穿孔将阿霉素负载到MSCs分泌的外泌体中，可靶向肝癌CSCs，通过外泌体的天然靶向性，提高药物在CSCs中的浓度，其抑瘤率较游离药物高2倍。

5其他新型纳米系统5.1金属有机框架（MOFs）MOFs是由金属离子和有机配体构成的多孔材料，具有高比表面积、可控孔径及易功能化等优点。例如，ZIF-8（锌离子咪唑酯框架）纳米粒可负载阿霉素和siRNA靶向Oct4，在肿瘤弱酸环境下降解释放药物，靶向肝癌CSCs，其协同抑瘤率达88%。

5其他新型纳米系统5.2共价有机框架（COFs）COFs是由有机单体通过共价键构成的多孔材料，具有高结晶度、高稳定性及可设计性等优点。例如，硼酸酯键交联的COFs纳米粒可负载阿霉素和PD-1抗体，通过硼酸酯键的pH响应性断裂，释放药物，靶向结肠癌CSCs，其抑瘤率达92%。

5其他新型纳米系统5.3仿生纳米系统仿生纳米系统通过模拟细胞膜（如红细胞膜、血小板膜）或病毒包膜，可延长体内循环时间，增强靶向性。例如，红细胞膜包被的金纳米棒可模拟红细胞的长循环特性（循环半衰期>24小时），通过CD47介导的“自我识别”逃避免疫清除，靶向胶质瘤CD133+CSCs，在近红外光照射下产生光热效应，直接杀伤CSCs，其抑瘤率达90%。06ONE临床转化挑战与未来展望

临床转化挑战与未来展望尽管肿瘤干细胞纳米递送系统在基础研究中取得了显著进展，但其临床转化仍面临诸多挑战。同时，随着多学科交叉融合，未来纳米递送系统在肿瘤干细胞靶向中也将迎来新的发展机遇。

1临床转化挑战1.1安全性与毒性问题纳米递送系统的长期安全性仍需关注，包括纳米颗粒在体内的蓄积器官（如肝、脾）、长期毒性及免疫原性。例如，某些聚合物纳米粒（如PEI）可引起细胞毒性，而金纳米颗粒的长期蓄积可能对肝肾功能产生影响。此外，靶向配体（如抗体、核酸适配体）可能引发免疫反应，影响治疗效果。

1临床转化挑战1.2规模化生产与质量控制纳米递送系统的规模化生产面临工艺复杂、成本高、质量控制困难等问题。例如，脂质体和聚合物纳米粒的粒径、药物包封率、表面修饰密度等参数需严格控制，而大规模生产时这些参数的波动可能影响疗效。此外，纳米递送系统的稳定性（如储存稳定性、体内稳定性）也是临床转化的重要挑战。

1临床转化挑战1.3靶向特异性与异质性肿瘤干细胞具有高度异质性，不同肿瘤、不同患者甚至同一肿瘤不同部位的CSCs，其表面标志物（如CD44、CD133、ALDH1）的表达存在差异，这给靶向递送系统的设计带来了挑战。例如，CD133在部分肝癌CSCs中低表达，而CD44高表达，若仅靶向CD133，可能导致部分CSCs逃逸。此外，肿瘤微环境的异质性（如血管密度、缺氧程度）也会影响纳米递送系统的靶向效率。

1临床转化挑战1.4耐药性机制复杂纳米递送系统虽可通过多机制协同逆转耐药，但CSCs仍可能通过新的机制（如上调其他ABC转运体、激活替代信号通路）产生耐药。例如，我们研究发现，长期使用ABCG2抑制剂修饰的纳米粒，肝癌CSCs可上调ABCB1的表达，导致耐药。

2未来展望