光聲動力療法在婦科惡性腫瘤中的應(yīng)用進展

譚妍迪，趙 云*，劉朝奇，周 軍

(1.三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北 宜昌 443002；2.宜昌市中心人民醫(yī)院超聲科,湖北 宜昌 443003)

婦科惡性腫瘤患者數(shù)量約占女性腫瘤患者的1/6，包括宮頸癌、卵巢癌及子宮內(nèi)膜癌等。光聲動力療法，包括光動力療法(photodynamic therapy， PDT)和聲動力療法(sonodynamic therapy, SDT)，分別通過光激活光敏劑和超聲激活聲敏劑產(chǎn)生一系列光聲化學(xué)反應(yīng)而殺傷腫瘤細胞，具有創(chuàng)傷性小、靶向性精確、全身毒副作用小等優(yōu)點[1]。此外，光聲動力療法還衍生出光熱療法和光聲成像等技術(shù)，并可與化學(xué)治療(簡稱化療)、基因治療等聯(lián)合應(yīng)用治療腫瘤。本文對光聲動力療法及其在宮頸癌、卵巢癌及子宮內(nèi)膜癌中的應(yīng)用進展進行綜述。

1 PDT及SDT

PDT通過適當波長的光靶向激活聚集于腫瘤區(qū)域的光敏劑，使之變?yōu)楦吣軕B(tài)而引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，生成活性氧(reactive oxygen species, ROS)等物質(zhì)，從而殺傷腫瘤細胞，對治療區(qū)域以外的正常組織則幾乎無損害，現(xiàn)已廣泛用于治療皮膚、頭頸及肺等部位的癌癥。SDT是PDT的延伸方法，以超聲激活聲敏劑。超聲衰減系數(shù)小于光，可穿透至更深組織，故SDT對于深部腫瘤具有獨特優(yōu)勢；部分女性生殖系統(tǒng)腫瘤通過陰道與體外直接相通，SDT可更好地發(fā)揮局部靶向治療作用。

光聲動力療法治療腫瘤的機制包括氧自由基理論、增強抗腫瘤免疫及破壞腫瘤血管等。①氧自由基理論：光聲敏劑激活使靶細胞內(nèi)的氧轉(zhuǎn)化為ROS，氧化反應(yīng)導(dǎo)致DNA斷裂、細胞骨架收縮和染色質(zhì)凝聚等，進而使細胞通過外在和內(nèi)在線粒體途徑發(fā)生凋亡和壞死；②增強抗腫瘤免疫：ROS所致細胞死亡激發(fā)天然和獲得性免疫應(yīng)答，包括免疫效應(yīng)細胞重分布和激活、細胞因子分泌和表達及記憶T細胞轉(zhuǎn)化，抑制腫瘤原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶等[2]；③破壞腫瘤血管：ROS可破壞腫瘤血管、減少腫瘤血供而抑制其生長[3]。應(yīng)用超聲時，SDT同時具有以下治療機制：①空化效應(yīng)，超聲所致機械壓力使組織液產(chǎn)生微氣泡，增大破裂后產(chǎn)生機械壓力，破壞細胞膜和細胞骨架，進而殺傷細胞[4]，而在PDT中細胞膜結(jié)構(gòu)常保持不變；機械壓力還可破壞腫瘤血管及其內(nèi)皮，導(dǎo)致血管內(nèi)血栓形成；②超聲聲孔效應(yīng)及生物熱可增加細胞膜通透性，使更多聲敏劑轉(zhuǎn)運至胞內(nèi)，提高治療效果。

2 SDT及PDT在婦科腫瘤中的應(yīng)用

2.1 宮頸癌及宮頸上皮不典型增生(cervical intraepithelial neoplasia, CIN) 每年全世界宮頸癌新發(fā)病例約53萬，占女性腫瘤的12%。光敏劑介導(dǎo)熒光診斷(fluorescence diagnosis, FD)是一種新的病理診斷技術(shù)，通過適當波長的光來激發(fā)熒光，從而識別惡性組織，進而診斷癌前病變和微小惡性病灶。相比標準細胞學(xué)或陰道鏡檢查，5-氨基酮戊酸(5-aminolevulinic acid, 5-ALA)介導(dǎo)的FD具有高腫瘤選擇性、低毒性，還可對CIN無創(chuàng)分期，診斷宮頸癌前病變的準確率更高[5]。隨著育齡期婦女宮頸癌數(shù)量增多，更多患者有保留生育功能需求，而目前可保留生育的治療手段如宮頸環(huán)形電切術(shù)等會導(dǎo)致流產(chǎn)、早產(chǎn)等諸多并發(fā)癥。光聲動力療法也可作為一種保留生育的微創(chuàng)新方法。

CHOI等[6]聯(lián)合應(yīng)用PDT與手術(shù)治療21例宮頸癌，其中ⅠA1期10例、ⅠA2期1例、ⅠB1期9例和ⅡA1期1例，術(shù)后52.6個月僅1例ⅠB1期患者發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。目前關(guān)于SDT治療宮頸癌的研究[7-9]大多停留于體外細胞實驗，結(jié)果均顯示聲敏劑治療效果明確；新型載體的研發(fā)將進一步提高療效并擴大其應(yīng)用范圍。CHANG等[7]制備了載IR780聲敏劑納米粒，發(fā)現(xiàn)短脈沖聚焦超聲輻照可導(dǎo)致宮頸癌細胞死亡。TERANISHI等[8]發(fā)現(xiàn)載阿霉素納米體可靶向累積于宮頸癌細胞核和線粒體，從而治療宮頸癌。YAMAMOTO等[9]以二氧化鈦納米粒介導(dǎo)的SDT治療宮頸癌，證明其可通過產(chǎn)生ROS而引起細胞凋亡。

CIN是宮頸癌癌前病變，感染人乳頭瘤病毒(human papilloma virus, HPV)為其主要危險因素。臨床研究[10-11]證實PDT可用于治療CIN和清除HPV，且效果較好。王喜英等[10]發(fā)現(xiàn)δ-氨基-γ-酮戊酸治療Ⅱ級CIN有效率為95%，對HPV16/18的清除率為85%。ISTOMIN等[11]隨訪觀察112例經(jīng)PDT治療后的CINⅡ～Ⅲ級患者4年，結(jié)果顯示92.9%患者完全緩解，HPV清除率為53.4%，且15例治療后成功妊娠。傅裕等[12]以5-ALA治療CIN Ⅰ級患者，9個月后HPV轉(zhuǎn)陰率69.6%，宮頸細胞學(xué)檢查轉(zhuǎn)陰率和Ⅰ級CIN 逆轉(zhuǎn)率(即宮頸細胞學(xué)檢查及組織病理檢查恢復(fù)正常)分別為81.3%和72.7%。此外，ZHANG等[13]的Meta分析的結(jié)果顯示PDT可提高CIN完全緩解率。

光熱療法(photothermal therapy, PTT)是PDT的擴展，通過激光誘導(dǎo)光熱試劑，使病變組織局部升溫，達到熱消融腫瘤的目的[14]；所用紅外線能量對非腫瘤組織毒性較小，并可與化療、基因治療相結(jié)合治療宮頸癌。載阿霉素金納米粒不僅可介導(dǎo)PTT聯(lián)合化療用于治療，有效誘導(dǎo)宮頸癌細胞死亡，而且可作為造影劑進行多模態(tài)光學(xué)和MR成像。負載阿霉素的石墨烯納米顆粒具有良好的生物相容性、高載藥量和光熱轉(zhuǎn)化效率，與化療聯(lián)合，對體內(nèi)、體外宮頸癌模型均獲得較好的治療效果[16]。NF-kappaB轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控基因表達參與腫瘤發(fā)生和進展，載p65的siRNA金納米粒使NF-kappaB表達下調(diào)，促進腫瘤細胞凋亡、延緩腫瘤生長[17]。

2.2 卵巢癌 光聲動力療法較多用于卵巢癌，其中光動力診斷(photodynamic diagnosis, PDD)應(yīng)用較廣，可為手術(shù)清除腫瘤病灶提供有效信息，敏感度和特異度均較高。LUNING等[18]通過腹腔鏡注射5-ALA行PDD，診斷卵巢癌的敏感度和特異度分別為92%和95%，并能有效診斷<5 mm病灶。HILLEMANNS等[19]于PDD術(shù)前6 h給予患者口服5-ALA，術(shù)中通過熒光判斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，其敏感度和特異度分別為75%和100%。YONEMURA等[20]予卵巢癌患者口服5-ALA并于4 h后行PDD，其敏感度和特異度分別為89%和100%。

治療卵巢癌原發(fā)灶的同時，SDT還可抑制其轉(zhuǎn)移。XIANG等[21]發(fā)現(xiàn)亞甲藍SDT通過線粒體依賴途徑引起細胞凋亡，并進一步以細胞遷移侵襲等實驗證明SDT可抑制卵巢癌細胞的轉(zhuǎn)移能力。MA等[22]分別制備載吲哚菁綠(indocyanine green, ICG)和氧氣微粒，二者介導(dǎo)的SDT均可誘導(dǎo)細胞毒性而致細胞凋亡。

SDT中許多聲敏劑還可作為造影劑進行光聲成像，實現(xiàn)影像學(xué)診斷與抗腫瘤功能一體化。光聲成像技術(shù)將光學(xué)信號轉(zhuǎn)化成聲音信號，實現(xiàn)三維斷層及功能高分辨率圖像[23]，不僅對組織功能敏感如光學(xué)成像，還似聲學(xué)成像可對深部組織進行高分辨率成像。CHEN等[24]在體內(nèi)、體外實驗中以含ICG和紫杉醇的納米粒介導(dǎo)光聲動力療法，不僅能降低紫杉醇耐藥性，還可進行光聲成像。YAN等[25]則以載血卟啉丹甲基醚和高強度聚焦超聲進行體內(nèi)和體外治療卵巢癌和光聲成像。

另外，已有大量研究聯(lián)合使用PDT與SDT及化療等，通過不同機制、針對不同信號通路更有效地治療腫瘤，并減少不良反應(yīng)。SDT與PDT聯(lián)合治療使用的是光和聲均能激活的敏化劑，可通過減少敏化劑用量及超聲、光能使用劑量而降低不良反應(yīng)，抗癌效果好于單一治療。MIYOSHI等[26]以二氧化鈦(TIO2)作為聲敏劑、5-ALA作為光敏劑，證明SDT與PDT聯(lián)合治療的抗腫瘤作用較單一治療更好。此外，SDT聯(lián)合化療還可增加耐化療藥物患者對藥物的敏感性[27]。SCHUMANN等[28]發(fā)現(xiàn)，PDT聯(lián)合siRNA介導(dǎo)的基因治療后，小鼠體內(nèi)卵巢癌腫瘤被完全根除，無復(fù)發(fā)跡象。

2.3 子宮內(nèi)膜癌 PDD對子宮內(nèi)膜癌診斷效果較好，且不良反應(yīng)較少。WYSS等[29]對33例子宮內(nèi)膜癌行PDD，結(jié)果顯示PDD診斷子宮內(nèi)膜癌的敏感度達100%。CHOI等[30]使用血卟啉對16例子宮內(nèi)膜癌行PDT治療，其中11例完全緩解，且7例成功孕育，僅4例有面部水腫等輕度過敏現(xiàn)象。SUN等[31]發(fā)現(xiàn)血卟啉單甲醚介導(dǎo)的SDT對耐藥子宮內(nèi)膜癌也有較好的抑制作用。KIM等[32]報道，PDT可顯著抑制細胞侵襲和血管形成，可能是其治療子宮內(nèi)膜癌的機制之一。

3 不足與展望

光聲動力療法為婦科惡性腫瘤提供了新的治療方法，具有無創(chuàng)性及高度靶向性，可作為補充診療手段。但目前相關(guān)研究多集中于細胞學(xué)及動物實驗，尚缺乏臨床試驗結(jié)果。未來將進一步探索并研發(fā)光聲敏性好、不良反應(yīng)少、腫瘤聚集性強的光聲敏劑，以及載藥量、生物持久性和相容性均較高的載體[33]，以增強光聲動力療法的抗腫瘤作用，并實現(xiàn)多功能成像，使診療一體化[34-35]。