在癌症治疗的漫长征途中，实体瘤的耐药性、复发以及免疫逃逸一直是困扰患者与医生的核心难题。其中，肿瘤干细胞（CSCs）和肿瘤酸性微环境被认为是导致这些挑战的关键因素。肿瘤细胞即便在有氧条件下，也倾向于通过糖酵解获取能量，这导致细胞外乳酸堆积和质子外排，从而形成典型的酸性微环境。这种环境不仅助长肿瘤的侵袭与转移，更严重抑制了免疫细胞（如效应T细胞和树突状细胞）的功能，大幅降低了免疫治疗的响应率。
而肿瘤干细胞作为维持肿瘤异质性和干性的重要亚群，往往具备更强的抗氧化能力和代谢适应性。它们能够借助碳酸酐酶IX（CA9）等蛋白，巧妙地维持细胞内碱性、细胞外酸性的状态，在酸性屏障的保护下逃避多种治疗手段。
创新突破：靶向CA9的纳米药物CHHD-Cu NPs
针对上述难题，华中科技大学生命科学与技术学院李子福教授、杨祥良教授团队在国际权威期刊《Biomaterials》上发表了题为“Modulating Tumor Acidity with Hydroxyethyl Starch-Based Nanoparticles by Targeting CA9 to Eliminate Cancer Stem Cells and Overcome Immunosuppression”的开创性研究。他们成功开发出一种靶向CA9的羟乙基淀粉纳米药物（CHHD-Cu NPs）。该药物以CA9抑制为切入点，旨在打破肿瘤内外pH梯度，通过“胞内酸化”增强阿霉素（DOX）与铜离子（Cu²⁺）的杀伤效应，同时通过“胞外碱化”恢复T细胞功能，从而诱导系统性抗肿瘤免疫。
图1. CHHD-Cu NPs的制备路线与治疗策略机制图
CHHD-Cu NPs的作用机制深度解析
研究团队精心设计并合成了这种基于羟乙基淀粉（HES）的智能纳米载体CHHD-Cu NPs。其结构中巧妙地引入了化疗药物阿霉素（DOX）、CA9抑制剂（CAi）和铜离子（Cu²⁺）。这种纳米粒子在酸性微环境中展现出卓越的稳定性和可控释放特性。透射电镜和DLS表征结果显示，其尺寸均一，粒径约为140 nm。在模拟肿瘤微环境（pH 5.0和高GSH）下，CHHD-Cu NPs能够实现pH/GSH双响应性释放，同时激活Cu⁺参与的类Fenton反应，生成大量羟基自由基，显著提升活性氧（ROS）水平，为抗肿瘤反应奠定了坚实的物理基础。
图2. pH/GSH双响应性CHHD-Cu NPs的构建与表征
诱导肿瘤细胞酸化与增强毒性效应
CHHD-Cu NPs通过有效释放Cu²⁺和DOX并抑制CA9，成功诱导H22肿瘤细胞胞内酸化（pHi下降）及谷胱甘肽（GSH）耗竭，显著提升氧化应激水平。这一酸化过程不仅促进了DOX的毒性作用，还增强了铜离子参与的氧化应激，从而显著提升了肿瘤细胞的杀伤效果。细胞活力检测结果显示，相较于非靶向纳米粒子，CHHD-Cu NPs展现出更强的细胞毒性，IC50值明显降低，细胞凋亡水平显著上升，充分证实了其在酸性微环境下卓越的抗肿瘤能力。
图3. CHHD-Cu NPs诱导肿瘤细胞酸化并增强毒性效应
CA9：协同抗癌的关键靶点
为进一步验证CHHD-Cu NPs的作用机制是否依赖于CA9，研究团队对H22细胞进行了CA9敲低实验。结果发现，在CA9敲低细胞中，CHHD-Cu NPs诱导的pHi、ROS、摄取效率等关键参数的变化均被显著削弱，细胞凋亡水平也明显下降。这有力地说明，CHHD-Cu NPs正是通过抑制CA9来打破细胞内外pH梯度，并以此为基础实现选择性杀伤。因此，CA9被确认为实现“酸碱调控+化疗+氧化应激”三重机制协同效应的关键靶点。
图4. CA9敲低削弱CHHD-Cu NPs在H22细胞中的靶向优势
体内外验证：显著抑瘤与免疫重塑
清除肿瘤干细胞，增强免疫识别
在H22肿瘤干细胞模型中（基质胶培养），CHHD-Cu NPs通过抑制CA9，有效降低细胞内pH值，提高ROS水平并降低总谷胱甘肽水平，显著减少CD13+CD133+细胞比例，破坏球状克隆形成能力，并阻滞细胞周期。共培养实验进一步证实，该策略能够提升T细胞对CSCs的识别与黏附能力，明显增强T细胞介导的凋亡作用，表明其可协同免疫清除CSC群体，具有优异的干性抑制与免疫增强效果。
图5. CHHD-Cu NPs诱导CSCs酸化和氧化应激，削弱干性并增强T细胞杀伤
改善肿瘤免疫微环境，提升抗肿瘤免疫反应
在小鼠H22皮下瘤模型中，CHHD-Cu NPs处理组的肿瘤组织中，CA9和多种干性标志物（CD24+CD44+、CD133+等）的表达明显下降，这表明该纳米药物在体内也能有效抑制肿瘤干性的维持。同时，流式细胞术检测结果显示，该策略显著增强了肿瘤组织中CD8+ T细胞的浸润以及IFN-γ、TNF-α的分泌，并有效抑制了Tregs与Tim-3+PD-1+耗竭T细胞的比例，从而显著重塑了免疫微环境，全面提升了抗肿瘤免疫反应。
图6. CHHD-Cu NPs在体内抑制CA9表达并改善肿瘤免疫微环境
整体抗肿瘤效果与安全性评估
为全面评估CHHD-Cu NPs的整体抗肿瘤效果，研究团队在H22皮下肿瘤小鼠模型中进行了体内治疗实验。结果令人鼓舞：CHHD-Cu NPs组的肿瘤体积显著缩小，抑瘤效果明显优于自由药物和不含CAi的对照组。进一步分析发现，CHHD-Cu NPs组肿瘤组织中CA9表达水平显著降低（免疫组化及Western blot均证实），胞内谷胱甘肽含量下降至对照组的15%左右，同时过氧化氢水平上升，这些数据均表明药物成功诱导了氧化还原失衡。更重要的是，在癌症干细胞群体（CD133+）中，CHHD-Cu NPs处理显著提升了ROS水平，提示其具备激活CSC氧化应激的能力。在安全性方面，除DOX裸药组外，其他组小鼠体重稳定，血液学指标与主要器官均无明显损伤，这提示该纳米药物在有效抑瘤的同时，具备良好的生物安全性。
图7. CHHD-Cu NPs显著抑制小鼠H22皮下瘤生长
总结与展望：实体瘤治疗的新希望
本研究围绕CA9在癌症干细胞与免疫抑制中的核心作用，成功设计并开发了具有酸/GSH响应性的CHHD-Cu NPs纳米药物，实现了“胞内酸化+免疫重塑”的创新治疗策略。该策略通过靶向CA9诱导ROS爆发和干性清除，并显著提升T细胞活性与DC功能，在耐药性强、免疫抑制严重的实体瘤治疗中展现出强大的转化潜力，为未来的免疫联合治疗提供了全新的思路。
对于正在寻求海外靶向药代购或关注癌症治疗新进展的患者及家属而言，了解这类前沿研究至关重要。虽然CHHD-Cu NPs仍处于临床前研究阶段，但它代表了未来癌症用药和靶向治疗的发展方向。持续关注全球最新的临床研究成果，有助于您在面对复杂病情时，做出更明智的购药决策，探索更多治疗可能性。
华中科技大学生科院李子福教授：博士生导师、华中卓越特聘教授，入选国家高层次青年人才、湖北省海外高层次人才、华中科技大学学术前沿青年团队项目、Biomaterials Science 2022年Emerging Investigators，作为负责人领衔中央高校优秀青年团队培育项目，以核心骨干身份入选科技部重点领域创新团队（肿瘤纳米医药技术创新团队），研究方向为生物力纳米肿瘤学。担任国家药品注册审评专家咨询委员会专家、“湖北省生物无机化学与药物”重点实验室及“生物医用与防护材料湖北省工程研究中心”副主任，被选为中国抗癌协会纳米肿瘤学专业委员会委员、中国抗癌协会纳米肿瘤学青年委员会常委、中国药学会药剂学青年委员会委员、中国毒理学会纳米毒理学专业委员会委员、中国免疫学会肿瘤免疫及生物治疗专业委员会委员。在Nature Communications, Angewandte Chemie International Edition, Advanced Functional Materials, Advanced Science, Biomaterials, Research, Chemical Society Reviews, Accounts of Chemical Research等期刊发表 SCI 论文100余篇，他引4900余次，H因子40，申请中国发明专利30件（其中已授权25件），申请PCT国际专利5项、美国专利1项，参编英文专著2部，主持国家自然科学基金项目3项、参与科技部重点研发计划项目2项，研究工作获临床试验伦理批件2项。
