磁感應熱療在肺癌治療中的基礎研究進展

范林林 ，游 佳 ，李利亞

（1.北京中醫藥大學，北京 100029；2.中日友好醫院 中西醫結合腫瘤內科，北京 100029）

肺癌是世界上發病率和死亡率最高的惡性腫瘤，發病率和死亡率分別占11.6%和18.4%，且近年來呈繼續上升趨勢，嚴重威脅人們的生存[1，2]。隨著肺癌精準治療時代的到來，晚期肺癌治療方案由傳統的化療發展為基于患者基因分子改變的個體化治療，包括分子靶向治療、抗血管治療和免疫治療，治療已取得一定療效[3]。然而，對周圍正常細胞的毒性、腫瘤的耐藥性、對轉移性疾病的無效、難以克服生物學屏障、腫瘤復發等因素限制了常規治療方法的療效[4～6]。近年來磁感應熱療成為發展較快且可成為靶向治療腫瘤手段之一，為腫瘤的治療提供新的思路和線索。本文章就磁感應熱療在肺癌的一些研究進展做綜述如下：

1 磁感應熱療（magnetic induction hyperthermia，MIH）的作用機制

MIH是指定位于腫瘤組織中的磁性介質在外部交變磁場感應下升溫，使局部快速形成靶向高熱區，使腫瘤細胞凋亡和壞死[7]。此法在1957年由Gilchrist等開始研究，首次嘗試應用轉移到淋巴結的癌癥，使用磁介質并結合交流磁場產生熱量。隨后研究證實，在體外和動物體內使用磁介質誘導加溫治療及選擇性加熱組織的可行性[8]。近年來隨著生物技術發展，MIH臨床研究已被嘗試治療多種癌癥，包括膠質瘤、乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌和肝癌[9～11]。MIH作為一種治療復發性惡性膠質瘤的方法已經在歐洲獲得注冊批準[8]。目前，國內清華大學進行了前期研究已與福建省腫瘤醫院、湖南省腫瘤醫院成功開展MIH的臨床試驗，初步證實治療的安全性及有效性，且MIH治療設備已通過中國食品藥品監督管理局批準進行深入臨床研究[12]，目前磁感應介導的藥物研發成為研究熱點，控制藥物釋放、增加藥物靶向性，從而實現藥物靶向性與熱療，達到診斷與治療雙重目的的需要[13]。

目前主要機制有：（1）高溫對靶細胞的直接破壞，誘導細胞壞死與凋亡[14]；（2）調節各類免疫細胞的活性，包括抗原提呈細胞（antigen presenting cell，APC）、T 細胞、自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）等激活抗腫瘤免疫系統[15]；（3）使腫瘤細胞對放療和化療等輔助治療敏感[16，17]。（4）誘導存活的癌細胞形成更成熟的細胞類型、從而抑制他們自我更新[18]。目前對于MIH在肺癌治療中應用從2007年開始，經歷十余年時間，主要集中在動物實驗階段，但仍取得了一些較為有意義的成果。

2 基礎實驗研究

2.1 細胞實驗研究

磁流體作為納米磁感應介質具有高度的靶向性和特異性，近年來成為研究的熱點。2011年王國卿等人將不同濃度的四氧化三鐵（Fe3O4）納米磁流體和人肺癌A549細胞共同培養，在交變磁場中作用30min，結果示磁流體熱療后人肺癌A549活細胞數的光密度值下降；殺傷和凋亡率逐漸增強；細胞周期于S期和G2期增加，并且顯示與磁流體濃度呈明顯依賴關系。電鏡觀察磁流體熱療后的肺癌細胞呈凋亡樣改變，高溫時呈壞死樣改變[19]。

2.2 動物實驗研究

2011年胡潤磊等人[20]將人肺癌A549細胞接種于裸鼠背部皮下建立肺癌移植瘤模型，隨機分為4組：對照組、低劑量（67.5mg/ml）組、中劑量（90.0mg/ml）組、高劑量（112.5mg/ml）組。3個實驗組在注射0.2ml磁流體后24h，分別在交變磁場作用下作用30min，光纖傳感器測量腫瘤內部和肛門的溫度，每周測量腫瘤體積，結果示中、高劑量組的溫度可以上升至有效治療溫度（＞42℃），與對照組比較，中、高劑量組瘤體的增長受到明顯的抑制（P＜0.05），抑制效果與劑量呈劑量-效果依賴關系。同年國外Ma等人[21]研究結果與之相符。此外2014年胡潤磊等人將磁流體熱療與白細胞介素-2聯合注射與小鼠腫瘤區，結果顯示在溫度過低后，熱休克蛋白70和分化簇CD8+和CD4+T細胞強烈表達。表明白細胞介素-2治療與磁流體熱療聯合可改善對肺癌小鼠的治療效果[22]。此外，2018年他們將間質干細胞（mesenchymal stem cells，MSC）標記磁流體中經靜脈應用于肺癌小鼠體內，研究顯示，MSC可以將磁流體攜帶到小鼠皮下移植肺癌區域，在交變磁場作用下升溫至有效溫度，小鼠腫瘤的生長受到明顯抑制，腫瘤組織呈凋亡和壞死樣改變，結論顯示可能是通過增加凋亡蛋白（Bax）、下調抗凋亡蛋白（Bcl-2）的表達來實現[23]。

2013年美國研究者Sadhukha等[24]認為腫瘤干細胞（cancer stem cell，CSC）是具有干細胞樣性質的癌癥細胞的亞群和被認為會引起腫瘤耐藥和復發，能有效消除CSC的療法可能會抑制腫瘤復發。因此實驗將具有12nm超順磁氧化鐵納米顆粒（SPIO-NPs）用于誘導A549和MDA-MB-231腫瘤細胞發生磁熱感應。通過CSC的多種測定，包括側群體表型、醛脫氫酶表達、球囊形成和體內異種移植，結果表明磁熱療減少細胞中的CSC亞群。在某些細胞中誘導急性壞死，同時刺激活性氧生成，并減緩其他細胞的殺傷。這些結果表明MIH治療后腫瘤復發率較低的可能性。

2017年國內研究者王明山等人將從中藥升麻的根莖中分離的黃肉楠堿（Actein，AT），以及具有生物相容活性和低毒性的納米材料氧化鐵（Fe3O4）磁性納米顆粒（magnetic nanoparticle，MNP）結合應用到非小細胞肺癌細胞。在本研究中，在體外和體內探索了AT與Fe3O4MNP聯合治療非小細胞肺癌的可能益處，實驗顯示AT與Fe3O4MNP結合有助于促進非小細胞肺癌細胞的凋亡，通過激活凋亡蛋白（caspase 3）信號通路，下調抗凋亡蛋白（Bcl-2、BclXL），并且上調促凋亡蛋白（Bax、Bad）信號，死亡受體（TRAIL）也以p53蛋白依賴性方式升高。此外，這種結合與AT或Fe3O4MNP單一療法相比，沒有表現出毒性并抑制非小細胞肺癌細胞生長，本研究提供的以p53蛋白依賴性促進非小細胞肺癌細胞凋亡新方式值得進一步研究[25]。

3 MIH在肺癌應用前景

目前MIH在膠質瘤、前列腺癌、肝癌等取得了較好的實驗或臨床效果，關于MIH在肺癌應用研究較少，大多停留在臨床前階段，非小細胞肺癌目前靶向治療取得一定的進展，但易出現靶向藥耐受，小細胞肺癌治療到了平臺期，廣泛期小細胞肺癌仍以鉑類聯合為主的化療方案為一線治療。國外文獻報道實現磁納米材料與EGFR靶向藥物、依托泊苷等結合靶向應用到膠質瘤、乳腺癌實驗，有望應用到肺腺癌、小細胞肺癌的治療，實現靶向治療與熱療的結合[26，27]，這些方向值得進一步研究。我們要進一步加快MIH的基礎實驗及臨床試驗進度，在肺癌等深部腫瘤的MIH技術方面不斷突破創新，爭取早日實現MIH技術在肺癌的臨床應用。