经过几十年的发展，癌症的光治疗已取得了长足的进步，其中特别获得关注的是基于纳米级光敏药物的光疗法。得益于高疗效和高安全性，该方法已成为晚期肿瘤治疗中的一种潜力型方案。然而，尽管相关研究已在材料、方法和设备方面取得了相当大的进展，但人们对具体的作用机制还不十分清楚，这阻碍了它们在癌症治疗中的实际应用。
有鉴于此，由香港中文大学（深圳）唐本忠院士、深圳大学王东教授和深圳市儿童医院谭回研究员领衔的国际团队发表于 ChemSocRev 上的该篇本综述从一个新的角度阐述了不同光疗法对细胞、细胞器、器官和组织的作用机制（包括损伤和调节作用）。此外，该篇综述将当前已有的光疗法分类为了光动力、光热、光免疫、光-气体和放射疗法并给出了对这些光疗法优缺点的全面阐述，从而有助于开启癌症光治疗的新时代。
A new era of cancer phototherapy: mechanisms and applications Yuanwei Wang†, Ke Ma†, Miaomiao Kang, Dingyuan Yan, Niu Niu, Saisai Yan, Panpan Sun, Luzhi Zhang, Lijie Sun, Dong Wang*, Hui Tan* and Ben Zhong Tang*
Chem. Soc. Rev., 2024, 53, 112014-12042请点击文末「阅读原文」链接，或复制以下链接到浏览器中打开原文： https://doi.org/10.1039/D4CS00708E
引言
原文 Scheme 1. 光治疗方法的发展时间线。
光敏药物在吸收辐射能后会通过能量或光子传递过程发生光化学变化，进而产生细胞毒性物质（如活性物质、热能和气体）并引发免疫反应。由于光敏药物仅需低功率光照射就能产生较高的细胞毒性，因此可以通过相对低密度的精确局部光照射有效消除恶性细胞，这样就克服了 LITT 疗法在生物安全性和有效性方面的不足。
美国 FDA 已经批准了多种纳米光敏药物在临床上的应用，例如白蛋白结合型紫杉醇 (PTX; Abraxane®)、阿霉素脂质体 (DOXIL®) 和伊立替康脂质体 (Onivyde®) 等。
通常而言，纳米级的光敏药物主要由光敏剂（包括小分子、大分子、贵金属、过渡金属和碳材料等）和多功能载体（包括聚合物、蛋白质、多孔材料、框架结构材料和层状材料等）组成，后者通常具有特异的靶向性和刺激响应性，同时也具备固定自身的能力。
除了上述优点外，纳米级光敏药物还使多种治疗方法的使用成为了可能。由此，在外源性纳米级光敏药物的帮助下，人们广泛探索了通过光动力治疗 (PDT)、光热治疗 (PTT)、光免疫治疗 (PIT)、光-气体治疗 (PGT) 和放疗 (RT) 等多种光疗方式提升治疗效果的方案。
光动力治疗 (Photodynamic therapy, PDT) 是通过在光照射下产生活性物种来引发恶性细胞凋亡反应的一种治疗方式，40 多年来受到了极大关注，并在多种癌症的临床治疗中获得了成功的应用。
原文 Scheme 3: (a) 活性氧物种 (ROS) 和 (b) 活性氮物种 (RNS) 的生成。
然而，由于赖于肿瘤微环境 (tumor microenvironment, TME) 的激活特性和对恶性细胞的较低杀伤力，光动力治疗在实体瘤治疗中的应用仍然受限。
不同于光动力治疗的是，光热治疗 (photothermal therapy, PTT) 利用的是光照射后对恶性细胞产生的热损伤。相较于传统的 LITT，光动力治疗具有激光功率更低和设备设计更简单等突出优点。常用的光热治疗药物包括有机分子光敏剂、金纳米粒子和碳材料等。
然而，尽管光热治疗具有较高的肿瘤消融效率，但其对邻近正常细胞的热损伤也阻碍了该疗法的应用。此外，热暴露会引发细胞中热休克蛋白 (heat shock protein, Hsp) 的过量生成；这种防御机制会抑制光热治疗的疗效。
尽管光动力疗法和光热疗法在消除肿瘤方面表现出了令人兴奋的效果，但转移和复发仍然对患者的生存构成威胁，因此免疫疗法作为一种有吸引力的治疗方式越来越受到认可。
癌症的免疫疗法是指利用免疫系统来触发或增强抗肿瘤反应。细胞因子、单克隆抗体、癌症疫苗和嵌合抗原受体 (chimeric antigen receptor, CAR) T 细胞疗法是最为常用的免疫疗法。相较于外源性治疗，免疫疗法具有副作用相对较小、对转移癌更为有效以及可通过免疫记忆防止复发等优势。
然而，免疫调节方法也存在一些局限性，例如在激活免疫系统和消除原发性肿瘤方面效果较差。此外，光治疗中的外部刺激会所产生的强效 1-e⁻ 氧化物可诱导免疫原性细胞死亡 (immunogenic cell death, ICD)，然而外部刺激产生的免疫信号不足以触发免疫系统消除肿瘤。因此，将光治疗与新兴的免疫疗法相结合就发展出了一种被称为光免疫治疗 (photoimmunotherapy, PIT) 的新疗法，可有效消除原发性肿瘤并预防转移。
原文 Scheme 5: 光免疫治疗 (PIT) 工作原理和光疗介导癌症免疫治疗的过程示意图。
然而，大多数治疗气体在全身给药后易发生非特异性分布，导致其在肿瘤组织中蓄积较差，且在正常组织中副作用较大。因此，发展光刺激响应的气体释放系统以精确控制气体释放并结合光治疗和气体疗法优点的光-气体治疗 (photo-gas therapy, PGT) 有望成为一种有潜力的临床应用策略。
X 射线具有较高的能量和频率以及对骨骼和软组织较好的穿透性；同时，X 射线会产生一次电子和二次电子，从而引发自由基的生成，造成 DNA 损伤从而促使恶性细胞的凋亡和坏死。此外，金纳米粒子、镧系元素和锕系元素等高密度材料都可以被 X 射线检测到。
由此，放射治疗 (radio therapy, RT) 因其自我监测能力和治疗效果而被认为是一种有效的癌症治疗方法。
随着纳米级光子晶体（包括创新的材料、策略和设备）的快速发展，癌症光治疗的新时代已经到来。因此，非常有必要发表一篇全面的综述论文以总结光治疗研究的最新进展。
该篇综述总结并阐述了包括 PDT、PTT、PIT、PGT 和 RT 在内的各种光治疗方法的最新研究成果，这些疗法具有出色的靶向性、生物相容性、可控性、安全性和有效性 (Scheme 2)。
原文 Scheme 2. 几种不同光治疗方式和优势。
除了对材料和方法的基本介绍外，作者们还强调了不同光活性物质对细胞、亚细胞器和器官的作用机制，涉及的细胞死亡途径、细胞因子变化甚至是组织损伤，以使读者们对光治疗有深入了解。
最后，作者们重点介绍了下一代光疗法的未来前景，从而有助于为发展高效光治疗策略提供具体指导。
综述目录
Introduction
引言
Photodynamic therapy
光动力治疗Oxidative stress 氧化应激
The role of mitochondria 线粒体的作用
Vascular destruction
血运破坏
Cell death pathway
细胞死亡路径
Photoimmunotherapy
光免疫治疗
PDT/PTT-induced ICD
光免疫治疗的协同策略
Photo-gas therapy
光-气体治疗
Therapeutic gas-modulated PDT
治疗性气体调节的光热治疗
气体调节的炎症反应
Radiotherapy
放疗
Scintillation mechanism and process
Conclusion and future perspectives
结论与未来前瞻
原文表 2: 不同光治疗策略的优势、不足及未来展望
微创、毒副作用低、选择性高、具有抗肿瘤免疫响应
光穿透深度有限、可发生组织氧合、受光敏药物固有特性影响
靶向对性强，副作用小。
对光敏药物的生物分布和清除率有要求、对光类型和强度需要精确控制。
结合了光治疗和免疫治疗的优点。
对光敏药物的选择性要求较高，还需要精确控制光照条件。
靶向性强，副作用小。
需要精确控制气体的产生和释放，还需要特定的设备与技术。
组织穿透深，清除效率高。
对周围正常组织造成潜在损害并可能产生长期副作用。
期刊介绍
rsc.li/chem-soc-rev
Chem. Soc. Rev.
| 2-年影响因子* | 40.4分 |
| 5-年影响因子* | 48.1 |
| JCR 分区* | Q1 化学-综合 |
| CiteScore 分† | 80.8分 |
| 中位一审周期‡ | 44.7 天 |
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Jennifer Love
🇨🇦 卡尔加里大学
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* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)
† CiteScore 2023 by Elsevier
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