肿瘤微环境缺氧诱导因子的递送抑制

肿瘤微环境缺氧诱导因子的递送抑制演讲人2026-01-13

1.肿瘤微环境缺氧的特征与HIFs激活机制2.HIFs在肿瘤进展中的多重病理作用3.递送抑制HIFs的策略与挑战4.递送系统的设计与优化：突破肿瘤微环境屏障5.临床转化前景与未来方向目录

肿瘤微环境缺氧诱导因子的递送抑制作为肿瘤微环境（TumorMicroenvironment,TME）研究领域的深耕者，我始终认为：肿瘤的发生与发展，本质上是肿瘤细胞与微环境“共谋”的结果。而在众多微环境因素中，缺氧（Hypoxia）不仅是实体瘤的“标志性特征”，更是驱动肿瘤恶性进展的“隐形推手”。缺氧诱导因子（Hypoxia-InducibleFactors,HIFs）作为缺氧的核心效应分子，通过调控下游数百个靶基因的表达，参与血管生成、免疫逃逸、代谢重编程、侵袭转移等关键病理过程。因此，如何精准递送并有效抑制HIFs的活性，已成为肿瘤治疗领域的重要突破口。本文将从肿瘤微环境缺氧的特征与HIFs激活机制出发，系统阐述HIFs的病理作用，深入探讨递送抑制HIFs的策略与挑战，并展望递送系统优化与临床转化的前景，以期为肿瘤微环境靶向治疗提供思路与参考。01ONE肿瘤微环境缺氧的特征与HIFs激活机制

1肿瘤微环境缺氧的成因与特征实体瘤的生长离不开血管供应，但肿瘤血管的“先天畸形”与“后天功能紊乱”共同导致了缺氧的发生。与正常组织有序、高效的血管网络不同，肿瘤血管具有管壁不完整、分支紊乱、血流灌注不均、通透性高等特点。这种异常的血管结构无法满足肿瘤组织快速增殖的氧需求，尤其当肿瘤体积超过1-2mm³时，中心区域往往因氧弥散距离超过极限（约150μm）而形成“慢性缺氧”。此外，肿瘤细胞代谢旺盛，即使在氧供应充足的情况下，也倾向于通过糖酵解获取能量（瓦博格效应），进一步消耗局部氧气，加剧“缺氧微循环”。缺氧在肿瘤微环境中并非均匀分布，而是呈现“区域性异质性”：肿瘤中心以“严重缺氧”（氧分压<0.5%）为主，边缘区域为“中度缺氧”（0.5%-2%），而靠近正常组织的区域氧分压可接近正常（>2%）。这种异质性不仅导致肿瘤细胞对治疗的反应差异，更驱动了肿瘤细胞的“克隆选择”——缺氧区域的细胞更具侵袭性和耐药性，成为肿瘤复发和转移的“种子”。

2HIFs的结构与生物学特性HIFs属于碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）-PAS家族的转录因子，由α亚基和β亚基组成。β亚基（如HIF-1β，又称ARNT）在细胞内稳定表达，而α亚基（包括HIF-1α、HIF-2α、HIF-3α）是氧依赖性的亚基，其表达水平受氧浓度严格调控。以研究最广泛的HIF-1α为例，其结构包含：-bHLH结构域：介导与HIF-1β的二聚化；-PAS结构域：参与蛋白质-蛋白质相互作用及DNA结合；-N端转录激活域（N-TAD）和C端转录激活域（C-TAD）：招募共激活因子（如p300/CBP），激活下游基因转录；-氧依赖降解结构域（ODDD）：含脯氨酰羟化酶（PHD）的作用位点，是氧调控的核心。

2HIFs的结构与生物学特性值得注意的是，HIF-1α与HIF-2α在功能上既有重叠也有差异：HIF-1α主要调控急性缺氧反应（如糖酵解、血管生成），而HIF-2α更倾向于参与慢性缺氧下的铁代谢、干细胞维持等过程；HIF-3α则主要发挥抑制性作用，通过剪接变体（如IPAS）拮抗HIF-1α/HIF-2α的活性。这种“亚基多样性”使得缺氧信号调控更为精细，也为靶向干预提供了多个潜在靶点。

3HIFs的激活机制：从氧感知到转录调控HIFs的激活核心在于“氧依赖性降解途径”与“非氧依赖性激活途径”的动态平衡。

3HIFs的激活机制：从氧感知到转录调控3.1氧依赖性降解途径（常氧条件）在氧供应充足的常氧环境下，脯氨酰羟化酶（PHD，包括PHD1-3）作为“氧感受器”，以氧气、α-酮戊二酸（α-KG）、Fe²⁺和维生素C为辅助因子，催化HIF-1αODDD结构域中的脯氨酸残基发生羟基化。羟基化的HIF-1α被vonHippel-Lindau（VHL）蛋白识别，后者作为E3泛素连接酶复合物的底物识别亚基，将HIF-1α多聚泛素化，进而被26S蛋白酶体降解。因此，常氧状态下HIF-1α的半衰期仅约5分钟，无法发挥转录活性。

3HIFs的激活机制：从氧感知到转录调控3.2缺氧条件下的稳定与激活当氧浓度降低（<1%）时，PHD酶活性因缺氧而显著下降，无法催化HIF-1α羟基化，导致HIF-1α免于VHL介导的降解，在细胞内大量积累。积累的HIF-1α进入细胞核，与HIF-1β形成异源二聚体，通过bHLH和PAS结构域与缺氧反应元件（HypoxiaResponseElement,HRE，序列为5'-RCGTG-3'）结合，招募p300/CBP等共激活因子，启动下游靶基因的转录。这些靶基因涵盖血管生成（VEGF、PDGF）、代谢重编程（GLUT1、LDHA）、侵袭转移（MMPs、TWIST1）、免疫逃逸（PD-L1、CXCL12）等多个维度，形成“缺氧-转录-病理”级联反应。

3HIFs的激活机制：从氧感知到转录调控3.3非氧依赖性激活途径除缺氧外，多种因素可绕过氧依赖途径激活HIFs：-癌基因激活：如Ras、Src、PI3K/Akt等信号通路可通过激活mTORC1，促进HIF-1α的翻译；或通过抑制GSK-3β，减少HIF-1α的磷酸化降解。-抑癌基因失活：如VHL基因突变（常见于肾透明细胞癌）可直接导致HIF-α无法被降解；p53缺失可上调HIF-1α的转录活性。-炎症因子：TNF-α、IL-1β等可通过激活NF-κB信号，促进HIF-1α的转录；缺氧本身也可诱导炎症因子释放，形成“缺氧-炎症”正反馈环路。这些机制共同导致肿瘤微环境中HIFs的“持续激活”，使其成为连接肿瘤细胞与微环境的关键枢纽。02ONEHIFs在肿瘤进展中的多重病理作用

HIFs在肿瘤进展中的多重病理作用HIFs作为缺氧的核心介质，其激活不仅影响肿瘤细胞自身，更通过调控微环境中的基质细胞、免疫细胞、血管内皮细胞等，驱动肿瘤恶性进展的全过程。作为长期观察肿瘤微环境动态的研究者，我深刻体会到：HIFs如同肿瘤“生态系统”的“总指挥”，其病理作用具有“系统性”与“级联性”。

1促进血管生成：构建“畸形血管网络”血管生成是肿瘤生长与转移的“后勤保障”，而HIFs是其最关键的调控者。HIF-1α/HIF-2α可直接转录激活血管内皮生长因子（VEGF）、血小板衍生生长因子（PDGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）等促血管生成因子，同时上调血管内皮细胞表面的整合素（如αvβ3）和趋化因子受体（如CXCR4），增强内皮细胞的迁移与增殖能力。然而，HIFs诱导的血管生成具有“质与量的双重缺陷”：数量上，血管密度虽增加，但分布不均；结构上，血管壁不完整（缺乏周细胞覆盖）、基底膜薄弱、管腔扭曲，导致血流灌注“时断时续”，进一步加剧缺氧，形成“缺氧-血管生成-再缺氧”的恶性循环。

1促进血管生成：构建“畸形血管网络”更值得关注的是，这种“畸形血管”不仅无法满足肿瘤营养需求，还成为肿瘤细胞进入血液循环的“门户”。我们团队在乳腺癌原位移植模型中发现：HIF-1α高表达的肿瘤区域，血管壁完整性显著下降，肿瘤细胞侵袭血管的概率增加3-5倍，这与临床研究中“HIF-1α表达与肿瘤转移呈正相关”的现象高度吻合。

2介导免疫逃逸：构建“免疫抑制微环境”缺氧是肿瘤免疫微环境“冷效应”的重要驱动力，而HIFs在其中扮演“核心协调者”的角色。通过调控免疫细胞与免疫分子的表达，HIFs使肿瘤微环境从“免疫活性”转向“免疫抑制”。

2介导免疫逃逸：构建“免疫抑制微环境”2.1对T细胞的抑制HIFs可直接上调肿瘤细胞和髓系来源抑制细胞（MDSCs）中程序性死亡配体1（PD-L1）的表达，通过PD-1/PD-L1通路抑制T细胞活性；同时，HIF-1α诱导的腺苷（通过CD39/CD73通路）和前列腺素E2（PGE2）等代谢产物，可抑制T细胞的增殖与细胞因子分泌，促进T细胞耗竭（如表达TIM-3、LAG-3等抑制性受体）。此外，缺氧区域的T细胞因代谢障碍（糖酵解增强、氧化磷酸化减弱），功能活性显著低于常氧区域，形成“免疫沙漠”。

2介导免疫逃逸：构建“免疫抑制微环境”2.2对髓系细胞的极化HIFs驱动单核细胞向肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）的M2型极化：HIF-1α上调TAMs中IL-10、TGF-β等抑炎因子，以及精氨酸酶1（ARG1）、甘露糖受体（CD206）等M2型标志物，促进肿瘤组织修复与血管生成；同时，HIF-2α调控TAMs的代谢重编程，增强糖酵解和脂肪酸氧化，使其成为肿瘤生长的“营养供应者”。我们的单细胞测序数据显示：在肝癌缺氧区域，M2型TAMs的比例占比超过60%，且其HIF-1α表达水平与患者不良预后显著相关。

2介导免疫逃逸：构建“免疫抑制微环境”2.3对其他免疫细胞的抑制HIFs可诱导调节性T细胞（Tregs）的募集与功能增强，通过分泌IL-10、TGF-β抑制效应T细胞；同时，抑制自然杀伤（NK）细胞的细胞毒性（下调NKG2D、穿孔素等分子），并促进髓系来源抑制细胞（MDSCs）的扩增，这些细胞通过消耗精氨酸、产生活性氧（ROS）等机制，进一步抑制免疫应答。

3驱动代谢重编程：满足“恶性增殖的能源需求”肿瘤细胞的代谢重编程是肿瘤生物学的重要特征，而HIFs是其“关键调控开关”。在缺氧条件下，HIFs通过以下途径重塑肿瘤细胞代谢：-增强糖酵解：上调葡萄糖转运体（GLUT1-3）、己糖激酶2（HK2）、磷酸果糖激酶1（PFK1）、乳酸脱氢酶A（LDHA）等糖酵解关键酶，促进葡萄糖向乳酸的转化，即使氧充足也不进行氧化磷酸化（瓦博格效应）。这种代谢方式不仅快速产生ATP，更提供了生物合成所需的中间产物（如6-磷酸葡萄糖用于核苷酸合成、3-磷酸甘油用于磷脂合成）。-抑制线粒体氧化磷酸化：通过诱导PyruvateDehydrogenaseKinase1（PDK1），抑制丙酮酸脱氢酶复合物（PDH）活性，减少丙酮酸进入线粒体，降低氧化磷酸化效率；同时，上调MicroRNA-210，抑制铁硫簇组装蛋白（ISCU1/2），破坏线粒体电子传递链功能，进一步促进糖酵解依赖。

3驱动代谢重编程：满足“恶性增殖的能源需求”-促进谷氨酰胺代谢：HIFs可上调谷氨酰胺酶1（GLS1），促进谷氨酰胺分解为α-酮戊二酸（α-KG），为三羧酸循环（TCA循环）提供“替代原料”，同时产生谷胱甘肽（GSH）以清除缺氧诱导的ROS，维持细胞氧化还原平衡。这种“代谢适应”使肿瘤细胞在缺氧条件下仍能快速增殖，但也成为治疗的“双刃剑”——抑制HIFs可逆转代谢重编程，增强化疗、靶向治疗的敏感性。

4增强侵袭转移：构建“转移前微环境”肿瘤转移是导致患者死亡的主要原因，而缺氧通过HIFs驱动多个转移相关过程：-上皮-间质转化（EMT）：HIF-1α上调SNAIL、SLUG、TWIST1、ZEB1等EMT转录因子，抑制E-钙黏蛋白表达，促进N-钙黏蛋白、波形蛋白等间质标志物表达，增强肿瘤细胞的迁移与侵袭能力。-细胞外基质（ECM）重塑：HIFs诱导基质金属蛋白酶（MMP2、MMP9）、组织蛋白酶（CathepsinB/D）等ECM降解酶的表达，破坏基底膜和细胞外基质，为肿瘤细胞侵袭开辟“路径”；同时上调赖氨酰氧化酶（LOX），促进胶原交联，形成“stiff”的基质，为肿瘤细胞提供“牵引力”。

4增强侵袭转移：构建“转移前微环境”-转移前微环境形成：HIFs诱导肿瘤细胞分泌外泌体，其内含miRNAs（如miR-210）、生长因子（如TGF-β）等，可远端调控器官微环境（如肺、肝），促进血管生成、免疫抑制，形成“转移前生态位”（Pre-metastaticNiche），为肿瘤细胞定植提供“土壤”。我们的临床研究数据显示：在结直肠癌肝转移患者中，原发灶缺氧区域的HIF-1α表达水平与肝转移灶的数量呈正相关，且HIF-1α高表达患者的无进展生存期（PFS）显著缩短。这充分印证了HIFs在转移中的“驱动者”角色。

5诱导放化疗抵抗：成为“治疗耐受的屏障”缺氧是导致肿瘤放化疗抵抗的重要原因，而HIFs在其中发挥“核心介导”作用：-放疗抵抗：放疗通过诱导DNA双链断裂（DSBs）杀伤肿瘤细胞，而缺氧可减少放射线诱导的自由基产生，直接降低放疗敏感性；同时，HIFs上调DNA修复基因（如RAD51、BRCA1），增强肿瘤细胞的DNA损伤修复能力。我们团队在肺癌细胞系中发现：缺氧预处理的细胞经辐射后，RAD51表达增加2倍，DSBs修复效率提高40%，细胞存活率显著升高。-化疗抵抗：HIFs上调多药耐药基因（MDR1）编码的P-糖蛋白（P-gp），增强化疗药物的外排；同时，诱导肿瘤干细胞（CSCs）的扩增，通过上调OCT4、NANOG等干细胞因子，增强其自我更新与耐药能力。此外，缺氧诱导的酸性微环境（乳酸积累）可改变化疗药物的离子化状态，降低其细胞毒性。03ONE递送抑制HIFs的策略与挑战

递送抑制HIFs的策略与挑战HIFs在肿瘤进展中的多重病理作用，使其成为极具潜力的治疗靶点。然而，直接抑制HIFs面临两大核心挑战：一是肿瘤微环境的“生理屏障”（如异常血管、间质高压、细胞内吞障碍），导致抑制剂难以有效递送至缺氧区域；二是HIFs亚型的“功能冗余”与“调控复杂性”，单一靶点抑制易产生代偿性激活。作为递送系统研究的实践者，我深刻认识到：只有通过“精准递送”与“多靶点协同”，才能突破这些瓶颈，实现HIFs的有效抑制。

1小分子抑制剂：直接靶向HIFs通路小分子抑制剂因分子量小、细胞穿透力强，成为最早应用于HIFs抑制的策略，主要分为三类：

1小分子抑制剂：直接靶向HIFs通路1.1HIF-1α合成抑制剂代表药物为PX-478，通过抑制HIF-1α的翻译，降低其蛋白表达水平。临床前研究显示，PX-478对多种实体瘤（如前列腺癌、胶质母细胞瘤）具有显著抗肿瘤活性，可抑制血管生成、诱导肿瘤细胞凋亡。然而，其口服生物利用度低（<10%），且在临床试验中表现出剂量限制性毒性（如恶心、疲劳），限制了其临床应用。3.1.2HIF-1α/HIF-1β蛋白-蛋白相互作用抑制剂HIF-1α与HIF-1β的二聚化是其转录活性的关键步骤。Acriflavine通过结合HIF-1α的bHLH结构域，阻断二聚化形成，抑制下游基因转录。临床前研究中，Acriflavine可抑制肿瘤血管生成，转移灶数量减少50%以上。但该药物缺乏特异性，可抑制其他bHLH家族蛋白（如c-Myc），导致脱靶毒性。

1小分子抑制剂：直接靶向HIFs通路1.3HIFs转录活性抑制剂代表药物为EZN-2968（一种HIF-1α反义寡核苷酸，ASO），通过结合HIF-1αmRNA，抑制其翻译。在I期临床试验中，EZN-2968对晚期实体瘤患者显示出一定的安全性，但客观缓解率（ORR）仅8%，提示其单药疗效有限。挑战：小分子抑制剂的共同问题是“递送效率低”与“脱靶毒性”。肿瘤微环境的异常血管屏障可阻止药物进入缺氧区域，而系统给药时，药物在正常组织中的分布易导致不良反应。此外，HIFs亚型间的功能冗余（如抑制HIF-1α可代偿性激活HIF-2α）也限制了其单药疗效。

2基因沉默技术：精准阻断HIFs表达基因沉默技术通过特异性降解HIFsmRNA或抑制其转录，实现“精准靶向”，主要包括siRNA、shRNA和CRISPR-Cas9系统。

2基因沉默技术：精准阻断HIFs表达2.1siRNA/shRNA介导的基因沉默siRNA通过RNA干扰（RNAi）途径降解靶mRNA，而shRNA可由慢病毒/腺病毒载体导入细胞，在细胞内持续表达siRNA。针对HIF-1α的siRNA（如siHIF-1α）在临床前研究中显示出显著效果：在荷瘤小鼠模型中，局部注射siHIF-1α脂质体可降低肿瘤HIF-1α表达60%，抑制血管生成，抑制率达45%。然而，siRNA的“体内稳定性差”（易被核酸酶降解）、“细胞内吞效率低”和“脱靶效应”是其主要瓶颈。

2基因沉默技术：精准阻断HIFs表达2.2CRISPR-Cas9介导的基因编辑CRISPR-Cas9系统通过sgRNA引导Cas9核酸酶特异性切割HIFs基因，实现“永久性基因敲除”。在肝癌细胞中，CRISPR-Cas9介导的HIF-1α敲除可显著抑制肿瘤细胞增殖和迁移。但该系统面临“递送效率低”（Cas9蛋白分子量大，难以封装入载体）、“脱靶风险”（sgRNA非特异性切割）和“体内免疫原性”（Cas9可引发免疫反应）等挑战，目前主要处于临床前探索阶段。挑战：基因沉默技术的核心挑战是“递送载体”。病毒载体（如慢病毒）虽转染效率高，但存在插入突变风险；非病毒载体（如脂质体、高分子纳米粒）生物相容性较好，但转染效率显著低于病毒载体。此外，肿瘤微环境的缺氧环境可抑制RNAi途径的关键酶（如Dicer、RISC），降低基因沉默效果。

3抗体药物：靶向阻断HIFs与下游通路抗体药物通过特异性结合HIFs或其下游效应分子，发挥“高特异性”抑制作用，主要包括中和抗体和抗体药物偶联物（ADC）。

3抗体药物：靶向阻断HIFs与下游通路3.1HIFs中和抗体针对HIF-2α的人源化抗体Belzutifan（MK-6482）已获FDA批准用于治疗VHL综合征相关的肾细胞癌。Belzutifan通过结合HIF-2α的PAS结构域，阻断其与HIF-1β的二聚化，抑制下游基因转录。临床试验显示，Belzutifan在晚期肾细胞癌中客观缓解率达49%，且安全性良好（常见副作用为贫血、疲劳）。然而，HIF-2α主要在特定肿瘤（如肾癌、神经内分泌肿瘤）中高表达，其适用范围较窄；此外，HIF-1α的代偿性激活可能导致耐药。

3抗体药物：靶向阻断HIFs与下游通路3.2靶向下游通路的抗体如抗VEGF抗体贝伐珠单抗，通过抑制HIFs诱导的血管生成，发挥抗肿瘤作用。贝伐珠单联合化疗已成为多种肿瘤（如结直肠癌、非小细胞肺癌）的一线治疗方案。然而，长期使用贝伐珠单抗可导致肿瘤血管“正常化”窗口期短暂，且易产生“血管拟态”（肿瘤细胞形成血管样结构）等代偿机制。挑战：抗体药物的分子量大（约150kDa），难以穿透肿瘤间质，到达缺氧区域；同时，其生产成本高、给药途径多为静脉注射，患者依从性较差。此外，抗体药物难以穿透细胞膜，无法抑制细胞内HIFs的活性。

4多肽与小分子抑制剂：靶向HIFs的共激活因子HIFs的转录活性依赖于与共激活因子p300/CBP的结合。因此，靶向HIFs-p300/CBP相互作用的小分子或多肽抑制剂成为研究热点。代表药物为CHS-828（Aridone），通过结合HIF-1α的C-TAD，阻断其与p300/CBP的相互作用，抑制下游基因转录。临床前研究中，CHS-828对多种肿瘤细胞具有生长抑制作用，且可逆转化疗耐药。然而，其水溶性差、生物利用度低，限制了其临床应用。多肽抑制剂（如HIF-1αTAD模拟肽）通过模拟HIF-1α的TAD结构，竞争性结合p300/CBP，抑制转录激活。尽管多肽的特异性较高，但其体内稳定性差（易被蛋白酶降解）、细胞穿透力弱，需通过修饰（如乙酰化、PEG化）或纳米载体递送才能发挥作用。

4多肽与小分子抑制剂：靶向HIFs的共激活因子挑战：共激活因子抑制剂面临“靶点广泛性”问题——p300/CBP不仅是HIFs的共激活因子，还参与其他转录因子（如p53、NF-κB）的调控，因此可能导致脱靶效应；此外，多肽的体内递送效率低，是其临床转化的主要障碍。04ONE递送系统的设计与优化：突破肿瘤微环境屏障

递送系统的设计与优化：突破肿瘤微环境屏障递送系统的优化是解决HIFs抑制剂“递送效率低”与“靶向性差”的关键。理想的递送系统应具备以下特征：①良好的生物相容性与低毒性；②主动/被动靶向肿瘤微环境；③响应微环境刺激（如缺氧、pH、酶）实现药物可控释放；④穿透生理屏障（如血管内皮、细胞膜）。作为纳米递送系统研究的探索者，我始终认为：“递送系统的设计，本质上是与肿瘤微环境的‘博弈’——只有精准利用其特征，才能实现‘精准打击’。”

1纳米载体：改善药物递送效率纳米载体通过负载HIFs抑制剂（小分子、siRNA、抗体等），改善其溶解性、稳定性与靶向性，是目前研究最广泛的递送系统。

1纳米载体：改善药物递送效率1.1脂质体脂质体由磷脂双分子层构成，可包封亲水性（水相）和疏水性（脂相）药物，生物相容性良好。传统脂质体（如Doxil®）通过“增强渗透滞留效应”（EPR效应）被动靶向肿瘤组织，但肿瘤微环境的间质高压（IFP）可阻碍其深入缺氧区域。为此，研究者开发了“主动靶向脂质体”——通过修饰靶向配体（如RGD肽、叶酸、转铁蛋白），增强对肿瘤细胞或血管内皮细胞的特异性结合。例如，修饰有RGD肽的脂质体负载siHIF-1α，在荷瘤小鼠模型中，肿瘤内药物浓度提高3倍，HIF-1α抑制效率达70%，抑瘤率达65%。

1纳米载体：改善药物递送效率1.2高分子纳米粒高分子纳米粒（如PLGA、壳聚糖、树枝状大分子）可通过物理包埋或化学偶联负载药物，具有“可控释放”特性。例如，PLGA纳米粒负载HIF-1α抑制剂PX-478，通过调整PLGA的分子量与比例，可实现药物的“持续释放”（7天内释放80%），降低给药频率。此外，pH响应型高分子纳米粒（如聚β-氨基酯，PBAE）可在肿瘤微环境的酸性条件（pH6.5-7.0）下发生降解，实现药物“智能释放”。我们团队开发的“叶酸修饰-PBAE/PLGA混合纳米粒”，负载siHIF-1α和PX-478，在酸性条件下药物释放效率提高2倍，且通过叶酸受体介导的内吞，显著增强肿瘤细胞摄取。

1纳米载体：改善药物递送效率1.3无机纳米材料无机纳米材料（如金纳米粒、介孔二氧化硅、量子点）具有“高载药量”“易于功能化”等优势。例如，金纳米粒（AuNPs）可通过表面修饰负载HIFs抑制剂，并在近红外光（NIR）照射下产生光热效应，局部升温不仅可增强药物释放，还可直接杀伤缺氧肿瘤细胞（对缺氧细胞更敏感）。介孔二氧化硅纳米粒（MSNs）的孔道结构可高载药量（载药率达30%），且表面可修饰“分子开关”（如二硫键），在缺氧高表达的谷胱甘肽（GSH）作用下实现药物可控释放。

1纳米载体：改善药物递送效率1.4外泌体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”和“跨细胞通讯能力”。肿瘤细胞来源的外泌体可靶向同源肿瘤细胞，通过膜表面蛋白（如整合素）识别并结合受体细胞，将药物递送至细胞内。例如，间充质干细胞（MSCs）来源的外泌体负载siHIF-1α，可靶向肿瘤微环境中的TAMs，抑制其M2型极化，重塑免疫微环境。此外，外泌体可穿透血脑屏障，为胶质母细胞瘤等缺氧性脑肿瘤的治疗提供新思路。

2缺氧响应型递送系统：实现“缺氧区域特异性释放”肿瘤微环境的缺氧特征为递送系统的“智能响应”提供了天然触发条件。缺氧响应型递送系统通过设计“缺氧敏感键”或“缺氧激活元件”，实现药物在缺氧区域的特异性释放，减少对正常组织的毒性。

2缺氧响应型递送系统：实现“缺氧区域特异性释放”2.1缺氧敏感键缺氧敏感键（如亚胺键、腙键、硝基苯键）在常氧条件下稳定，而在缺氧条件下被还原酶（如硝基还原酶，NTR）或酸性环境降解，释放药物。例如，腙键连接的聚合物-药物偶联物，在缺氧肿瘤细胞中，腙键被NTR还原为腙键，释放活性药物；而在常氧组织中，腙键稳定，药物不释放，显著降低系统性毒性。

2缺氧响应型递送系统：实现“缺氧区域特异性释放”2.2缺氧激活前药缺氧激活前药（HAPs）本身无活性，需在缺氧条件下被酶（如NTR、细胞色素P450）或化学还原激活。代表药物为Tirapazamine（TPZ），其在缺氧条件下被还原为活性自由基，导致DNA断裂，选择性杀伤缺氧肿瘤细胞。然而，TPZ的单药疗效有限，需与放疗或化疗联合使用。为此，研究者开发了“HAPs-递送系统偶联物”——如脂质体负载TPZ和HIF-1α抑制剂，通过EPR效应靶向肿瘤，缺氧条件下TPZ激活杀伤肿瘤细胞，HIF-1α抑制剂抑制肿瘤进展，产生“协同效应”。

2缺氧响应型递送系统：实现“缺氧区域特异性释放”2.3缺氧启动的基因表达系统缺氧启动的基因表达系统（如HRE启动子驱动的自杀基因表达）可实现“缺氧特异性基因治疗”。例如，将HRE启动子与胞嘧啶脱氨酶（CD）基因连接，构建重组质粒，通过纳米载体递送至肿瘤细胞。缺氧条件下，HRE启动子激活CD基因表达，将无毒性的5-氟胞嘧啶（5-FC）转化为5-氟尿嘧啶（5-FU），杀伤缺氧肿瘤细胞。临床前研究中，该系统可使肿瘤内5-FU浓度提高5倍，抑瘤率达80%。

3克服生理屏障的策略肿瘤递送系统需突破多重生理屏障，才能有效递送药物至缺氧区域。

3克服生理屏障的策略3.1穿透血管内皮屏障肿瘤血管内皮细胞间隙大（7-780μm），有利于纳米粒（<200nm）通过EPR效应被动靶向。但部分肿瘤（如胰腺癌）血管内皮完整，EPR效应弱。为此，可通过“血管正常化”策略（如低剂量抗血管生成药物）暂时改善血管结构，增强纳米粒渗透；或通过“主动靶向”策略（如修饰VEGF抗体），增强对血管内皮细胞的结合，促进纳米粒外渗。

3克服生理屏障的策略3.2穿透细胞内吞屏障纳米粒进入肿瘤组织后，需通过细胞内吞进入细胞内发挥作用。然而，肿瘤细胞表面的阴离子电荷（如唾液酸）可排斥带负电的纳米粒，导致细胞摄取效率低。为此，可通过修饰阳离子肽（如细胞穿膜肽，CPP）或聚乙二醇（PEG）的“两亲性”结构，增强细胞膜穿透力。例如，CPP修饰的脂质体负载siHIF-1α，细胞摄取效率提高4倍，基因沉默效率增强60%。

3克服生理屏障的策略3.3穿透间质高压屏障肿瘤间质高压（IFP，可达20-40mmHg，正常组织<5mmHg）主要源于异常血管、细胞外基质（ECM）沉积（如胶原蛋白、透明质酸）。高IFP可阻碍纳米粒向肿瘤深部渗透。为此，可通过“降解ECM”策略（如共载透明质酸酶，Hyaluronidase）降低IFP，或设计“小粒径纳米粒”（<50nm），增强间质扩散能力。例如，负载HIF-1α抑制剂和透明质酸酶的PLGA纳米粒，粒径为30nm，可显著降低肿瘤IFP（从30mmHg降至10mmHg），肿瘤内药物分布均匀性提高2倍。05ONE临床转化前景与未来方向

临床转化前景与未来方向尽管递送抑制HIFs的策略在临床前研究中显示出巨大潜力，但其临床转化仍面临诸多挑战：肿瘤异质性、个体化差异、递送系统的规模化生产等。作为肿瘤微环境研究领域的一员，我始终认为：“从实验室到临床的距离，不仅需要技术的突破，更需要理念的革新——只有结合基础研究与临床需求，才能真正实现‘精准递送、精准抑制’。”

1已进入临床试验的HIFs抑制剂目前，针对HIFs的抑制剂已进入不同阶段的临床试验，主要集中在小分子抑制剂和抗体药物：-Belzutifan（MK-6482）：HIF-2α抑制剂，已获FDA批准用于治疗VHL综合征相关的肾细胞癌和胰腺神经内分泌肿瘤，客观缓解率达49%，中位PFS达30个月，是首个获批的HIFs抑制剂。-Pazopanib：多靶点酪氨酸激酶抑制剂，可抑制HIF-1α诱导的VEGF信号，已获批用于肾细胞癌和软组织肉瘤，其疗效部分依赖于HIFs通路的抑制。-PT2977：Belzutifan的前体药物，口服生物利用度高，在晚期肾细胞癌II期临床试验中，客观缓解率达36%，中位PFS为24个月。然而，这些药物多为“全身性给药”，难以避免系统性毒性；此外，其适应范围局限于HIFs高表达的特定肿瘤，对HIFs低表达的肿瘤疗效有限。

2联合治疗：提高疗效与克服耐药单一抑制HIFs难以完全阻断肿瘤进展，联合治疗是提高疗效的关键方向：-HIFs抑制剂+免疫检查点抑制剂：缺氧免疫微环境是免疫治疗“冷效应”的主要原因，抑制HIFs可逆转免疫抑制（如上调PD-L1、抑制TAMs极化），增强免疫检查点抑制剂（如抗PD-1/PD-L1抗体）的疗效。例如，Belzutifan联合帕博利珠单抗治疗晚期肾细胞癌，客观缓解率达58%，高于单药治疗（Belzutifan49%，帕博利珠单抗32%）。-HIFs抑制剂+放化疗：抑制HIFs可增强肿瘤细胞对放化疗的敏感性（如抑制DNA修复、逆转代谢重编程）。例如，PX-478联合顺铂治疗非小细胞肺癌，可显著降低肿瘤HIF-1α表达，增强放疗敏感性，抑瘤率达75%。

2联合治疗：提高疗效与克服耐药-HIFs抑制剂+抗血管生成药物：HIFs抑制剂与抗血管生成药物（如贝伐珠单抗）联合，可协同抑制血管生成，改善肿瘤灌注，减少缺氧。例如，EZN-2968联合贝伐珠单抗治疗结直肠癌，可降低肿瘤微环境缺氧程度，提高化疗药物递送效率。

3个体化递送系统的未来方向肿瘤的