Nature深度好文：四位学术大牛、五大热点问题！一文读懂肿瘤纳米医学“发展痛点”
来源：Nature | 发布时间：2022-08-11
肿瘤纳米医学旨在克服传统癌症诊断和治疗的固有缺陷。然而，尽管人们对于纳米技术的兴趣度越来越浓厚，其临床转化仍然面临挑战，一些人认为纳米医学尚未发挥其真正的潜力。8月8日，发表在Nature Review Cancer的一篇文章就如何实现纳米医学在癌症患者检测、诊断、治疗的前景采访了4位专家。
来源：Nauture Reviews Cancer
Sangeeta N. Bhatia教授来自美国麻省理工学院，是美国科学院院士、工程院院士、医学科学院院士、发明家科学院院士，致力于将计算机和工程技术应用于开发生物医学工具，用于研究肝脏疾病和癌症。
Xiaoyuan Chen教授来自新加坡国立大学生物医学工程系，研究方向包括开发分子成像探针、改善药代/药效的生物分子修饰、纳米药物的递送等。
Marina A. Dobrovolskaia博士是美国弗雷德里克国家癌症研究实验室纳米技术表征实验室的联合主任、运营主任和免疫学部门负责人，为研究人员提供临床前纳米颗粒表征服务，推动有前景的纳米技术概念早日获得临床转化。
Twan Lammers教授是德国亚琛大学医院实验分子成像研究所和德国亚琛工业大学亥姆霍兹生物医学工程研究所纳米医学和治疗学系主任，是药物靶向、图像引导给药、肿瘤靶向联合治疗和分子成像方面的专家。
问题1：很多文献认为纳米药物是很有潜力的癌症疗法，但仅有少数药物获批。为什么理论和现实脱节如此之大？
Sangeeta N. Bhatia
这个问题多年来悬而未决，我从根本上是反对这种分析框架的。随着时间推移，哪些新的治疗模式将被用于解决人类疾病（如单抗、小干扰RNA、基因疗法、CRISPR）？我们从来不会基于在单个疾病领域（如肿瘤）中在一定时期内的获批情况评判这些疗法的影响。相反，我们广泛投资科学技术，为出现的意外之喜而欢呼。在美国，单克隆抗体首先被批准用于移植排斥反应，siRNA用于外周神经疾病和眼部基因治疗，而CRISPR的临床试验的应用场景横跨多种领域，从血液疾病到肝脏疾病都有涉猎。
如果不出意外，COVID-19大流行教会我们对纳米技术的长期投资是非常值得的。经过数十年的基础科学研究让我们能够将mRNA包装在4组分构成的脂质纳米颗粒（LNP），这些LNP可以进行设计优化、大规模生产，被监管机构认可，并最终以前所未有的速度作为疫苗递送至患者体内。在我看来，如果没有纳米技术，我们今天的公共卫生状况将完全不同。我们许多人理所当然地认为纳米颗粒可以递送毒性化疗药物，改善治疗指数、改善肿瘤成像。今天我们处于肿瘤治疗的新天地，包括与免疫检查点抑制协同作用、增强过继性细胞疗法、使用肿瘤疫苗、术中边缘检测（确定在手术中放入病人体内的支架的位置和角度）、肿瘤相关分析的超敏检测等。目前已有几种基于纳米颗粒的获批疗法，已安全地应用于全世界数百万人群。癌症纳米技术的未来比以往任何时候都更加光明。
Xiaoyuan Chen
转化成功的确不等同于纳米医学领域的学术成果，因为纳米医学在不明毒性、纳米-生物相互作用、重现性以及纳米粒子制造的复杂性（成本）方面面临着诸多科学挑战：
不明的毒性和纳米-生物相互作用。纳米粒子是复合结构。组分、组装方式、表面、配体、刚性、电性等都会影响结构行为。纳米颗粒的复杂性使得识别它们的潜在毒性变得具有相当大的挑战。关于纳米-生物相互作用，尤其是纳米-免疫相互作用还没有能在合适的模型系统中研究。
重现性。测定最佳的理化参数对于成功开发治疗性纳米颗粒非常重要。然而，由于难以快速、精确、可重现地合成具有不同性质的纳米颗粒，确保重现性限制了纳米颗粒的系统性和大规模筛选。
纳米粒子制造的复杂性和成本。临床转化的另一个挑战是化学、制造和控制(CMC)以及药品生产质量管理规范(GMP)要求的复杂性。尽管对小分子和生物制品有预先确定的标准，但对纳米医学的要求涉及不同但交叉的法规。尽管前景广阔，但纳米颗粒通常在人力和材料费用方面成本高昂，并且产品放行标准难以标准化。
Marina A. Dobrovolskaia
这种脱节是一个与之前没有尝试过技术临床转化有关风险的生动案例。例如，如今脂质体多柔比星（包括原研药和多个仿制药）在美国的市场规模超过10亿美元，预计2028年全球市场规模为21亿美元，年复合增长率超过8%。目前，全球所有脂质体药物市场也在以12.8%的复合年增长率增长。但这种成功的历史是复杂的。在1980年代初期，当脂质体技术被提出用于药物输送时，这场学界轰动迅速引起大型制药公司的注意，投资蜂拥而至。但是，正如1990年《纽约时报》一篇文章报道的那样，这项技术出现9年后令人大失所望，“预期的所有奇迹都没有发生”。许多公司离开了这一领域。伴随着另外两种脂质体抗肿瘤药物Vyxeos和Onivyde获批，重新花了10–20年才足够成熟，这项技术再次进入下一个增长阶段。
每一项新技术都会一次又一次地重复类似的故事。例如，以mRNA作为蛋白质疗法的概念在1990年就得以验证，但直到2020年这项技术才重新随着COVID-19疫苗的成功重新获得关注。同样，首个基于siRNA技术的产品、Alnylam的patisiran经历了20多年的临床试验，终于在2018年获批上市。此后短短几年，givosiran和lumasiran也成功获批。在这里我刻意使用了mRNA和siRNA作为示例，因为利用这些技术的产品成功都需要归功于纳米技术，尤其是用于递送的LNP和脂质纳米复合物。
将每项新技术转化为可行的药物产品除了大量科学专业知识、仪器和表征方法外，开发过程还受到高成本、监管差异、投资者的不确定性和社会拒绝的阻碍，这些共同创造了所谓的“死亡谷”。技术越复杂，将其带到临床所需的时间越长，成本也越高。例如，patisiran从实验室到临床20年的过程总成本约为25亿美元。COVID-19 mRNA疫苗的故事进一步展示了将新技术应用于临床的受到技术水平和社会情绪的影响。因此，这种脱节告诉我们需要对新技术充满耐心，不要期望过早，欣赏和尊重公众对新技术认知中的多种意见和认知失调。
Twan Lammers
这里面不完全正确。目前已有超过15种肿瘤纳米颗粒药物获批，这一数字与抗体偶联药物（ADC）数量相当。有趣的是，在这方面肿瘤纳米药物临床转化受到的批评比ADC要多。这种差异可能来源于每个月都有数以千计的关于新型纳米药物的论文，这些论文通常发表在高影响因子（材料学，而非肿瘤）杂志上，通常强调对于改善没有有效治疗方法的恶性肿瘤（如胶质母细胞瘤和胰腺癌）疗效显著。相反，关于新型ADC的论文要少得多，而且它们往往出现在影响因子不太高的杂志上，一般涉及治疗难度较小的肿瘤，对于结果的总结也不太激进。
非纳米抗肿瘤药物对肿瘤临床治疗的影响比纳米药物更大的主要原因之一在于前者可以更容易地获得用于患者分层的生物标志物，这有利于其获得临床成功。通过组织病理学评估肿瘤活检样本中的受体过表达，可以很容易地对接受抗体治疗的患者进行分层。而纳米药物的患者分层明显更复杂，特别是在制剂不针对特定受体的情况下。以非侵入性正电子发射X线断层成像术（PET）或单光子发射断层扫描（SPECT）技术为基础的纳米医学肿瘤靶向评估可能是这方面的首选策略，但实用性较差，费用和时间性价比较差。因此，为了促进传统肿瘤靶向纳米药物的转化，当前的关键挑战是建立简明扼要的生物标志物用于患者分层，如肿瘤组织或液体活检。
问题2：纳米技术在肿瘤诊断和检测中前景如何？
Sangeeta N. Bhatia
癌症检测的一个基本挑战是在早期阶段诊断致命的癌症，此时可以实现最佳干预效果。这一挑战的核心是我们对于不同组织中早期肿瘤的发病机制了解不够深入。同时，由于技术灵敏度原因，通过临床成像或者分子方法检测，甚至无法识别一个已经产生十多年的肿瘤。特异性（假阳性）也是一大障碍：检测信号来自于正常人类生物学的大量信号，这些信号在异质性人群中天然存在变化。而纳米技术可以放大信号，提高灵敏度；多种技术联用可以提高特异性，而人工智能技术可以更早地精密识别致死性癌症。
值得注意的是，许多令人兴奋的新兴分析物本身就是纳米颗粒，如以11 nm核小体血源性粒子形式存在的循环肿瘤DNA、以胞外囊泡形式存在的外泌体、经工程设计可释放纳米级分析物的合成生物标志物等。因此，我们在纳米技术中建立的纳米材料特性和分析基础知识有望用于癌症检测和诊断。
全球大多数癌症死亡病例发生在低收入和中等收入国家，而在这些国家中应对上述挑战的基础设施建设刚刚启动，因此从一开始就整合定制的创新技术可能是一个对目前需要大量基础设施检测方法弯道超车的机会[例如，采用粪便检测而不是结肠镜检查；采用即时检验（POCT）而不是实验室分析]。这是纳米技术扩大自身影响力的巨大机会。
Xiaoyuan Chen
是的，纳米结构具有小分子没有的独特特征。如果设计得当，纳米制剂和纳米技术可用于体外生物标志物的高灵敏度和高特异性检测，同时可以用于体内生物活动的无创多模态成像。
用于体外诊断的纳米技术。纳米技术具有高选择性和高灵敏度，可以同时测定多个分析物。生物传感器可通过纳米颗粒和纳米材料获得更好的特异性靶向。此外，纳米颗粒可提高表面和容积之比，提高检测循环肿瘤细胞、蛋白质、核酸等分析物的灵敏度。量子点（胶体荧光半导体纳米晶体）、金纳米颗粒（GNP）和聚合物量子点（π共轭有机聚合物）是3类临床前和临床诊断癌症中常用的纳米颗粒探针。
用于体内成像的纳米技术。纳米颗粒探针可以通过主动和/或被动靶向优先积聚在肿瘤组织中，从而可以在体内对癌症进行成像和诊断。例如，放射性标记的纳米颗粒特别适用于前哨淋巴结的PET或SPECT成像。T2加权核磁共振成像（MRI）探针主要是氧化铁纳米颗粒。对于超声造影，微泡（含有气体并充满造影剂的球体）和纳泡已显著改善了超声成像的分辨率和灵敏度。纳米颗粒的多功能可以实现多模态成像，这是小分子无法实现的。
Marina A. Dobrovolskaia
纳米技术为癌症检测和诊断提供了许多机会。我最欣赏的一点是纳米颗粒可以将诊断技术的灵敏度提高至其他技术难以企及的飞克级（10-15g）。不幸的是，由于缺乏临床上可接受的能够可靠地在如此低水平上发出疾病信号的生物标志物，这一奇妙的特性尚未发现其广泛的适用性。
自2005年纳米技术表征实验室（NCL）Assay Cascade启动以来的17年中，我们注意到诊断成像剂的数量逐渐减少，提交给NCL进行表征的大多数材料是治疗药物和疫苗。这一趋势与美国国家癌症研究所（NCI）的发现完全一致，该研究所观察到癌症显像剂拨款申请也出现了类似的下滑。相对于诊断剂，纳米药物占主导地位的原因尚不完全清楚，但其中一定包括了选择性组织靶向、组织蓄积和持续时间、固有毒性、临床试验所需的更高安全标准、总体投资回报率低的挑战。
Twan Lammers
这是肯定的，但并不适用于用于多模态功能和分子成像的20–200nm多功能纳米颗粒。尽管这种粒径的纳米颗粒一般具有较长的循环时间，这对于血管和灌注成像不是必需的，因为目前临床获批的血管造影方案完全可以满足需求。而对旨在对肿瘤细胞上过表达受体进行分子成像时，纳米颗粒长循环及其在肿瘤中的被动蓄积将导致假阳性。当需要定位肿瘤和转移灶时，纳米颗粒无法与现有的MRI、电子计算机断层照相术（CT）、超声和PET探针竞争，尤其是因为纳米颗粒在肿瘤中蓄积具有高度变异性，这将导致假阳性。
但也有例外，这些案例与肿瘤边缘、前哨淋巴结和淋巴结转移的检测有关。GNP和pH响应的荧光胶束已被证明可以分别通过表面增强拉曼光谱学和术中光学成像促进肿瘤描绘和转移病灶定位。瘤周注射Tc标记的硫和Tc标记的微白蛋白胶体（6–600nm）通常在核医学中用于定位前哨淋巴结。此外，静脉注射20–40nm的ferumoxtran-10氧化铁纳米颗粒在检测前列腺癌患者的小淋巴结转移方面很有潜力。
除了体内成像，预计未来几年纳米技术材料和方法的开发将取得重大进展以提高体外诊断工具的灵敏度和特异性，从而可以在少量体液或者组织样本中检测出极低浓度的细胞、蛋白质或核酸。与此同时，将有越来越多的技术可以从液体和肿瘤组织活检中提取和分析内源性纳米颗粒（如外泌体、微粒和凋亡小体），以便将其中包含的信息用于诊断，如癌症筛查、分期、治疗选择和治疗监测。
问题3：如何改善纳米颗粒的递送？
Sangeeta N. Bhatia
过去十年的大量工作帮助阐明了纳米粒子到达靶标的过程。纳米颗粒首先在血流中形成蛋白冠，后续还要克服器官、组织、细胞和亚细胞的生理屏障。这些新的研究发现为新一代靶向技术提供了基础知识，可以增强纳米颗粒与特定组织和细胞的结合。例如，可以利用血清对载脂蛋白的吸附实现肝脏靶向、利用白蛋白的内源性运输过程提高淋巴结蓄积、以肽修饰纳米颗粒后采用类似病毒主动运输途径深层穿透肿瘤组织。此外，还建立了纳米颗粒递送系统的无偏模型。例如，通过条形码系统对大型纳米颗粒库进行高通量筛选，可以在体内进行快速和功能性筛选，目前已经设计出通用的策略用于系统性改变纳米颗粒的递送行为。因此，无论是基于“进化论”的理性设计，还是利用高通量技术和数据分析的无偏方式，都为改善纳米颗粒的靶标特异性提供了巨大帮助。
Xiaoyuan Chen
为了改善纳米粒子的递送，我们需要更好地了解纳米粒子在不同给药途径后进入体内的过程。过去，我们过分强调渗漏性肿瘤血管系统的概念和所谓的高通透性和滞留(EPR)效应。这通常在临床前异种移植模型中效果很好，但在临床实践中不一定如此。纳米制剂将在血液中循环，渗出到间质空间，穿透肿瘤微环境，与肿瘤细胞上的靶标结合，内化到细胞内结构，释放药物，最后杀伤目的细胞。这个过程的每一步都可以在纳米配方的设计中考虑优化，以改善递送效果，减少网状内皮系统摄取，并获得更安全和更有效的治疗结果。
例如，可以根据患者肿瘤被动蓄积纳米药物的倾向对患者进行分层（如使用纳米颗粒的对比增强MRI）。此外，纳米药物可以制成智能制剂，通过外部（例如温度、磁力、光和X射线）或内部（例如pH和酶）刺激在大小、电荷、形状等方面发生变化，促进有效的肿瘤递送。纳米药物不仅可以设计为靶向肿瘤细胞，还可以通过靶向肿瘤微环境中的各种基质成分以调节免疫系统以识别癌细胞，也可以靶向肿瘤浸润性骨髓细胞并增强其活性。某些情况下纳米药物（如癌症纳米疫苗）可以设计为局部给药（如局部或肌内注射），这可以大大减少脱靶效应。我们还可以进一步改进封装和靶向策略，最大限度地提高递送至肿瘤区域的药物或药物组合的数量。
Marina A. Dobrovolskaia
改善药物递送的关键是了解纳米粒子的物理化学性质与预期的生物响应类型之间的关系。尽管在这个方向上已经取得了很多成就，但由于纳米粒子的结构复杂性和当前纳米粒子物理化学表征方法的局限性，许多领域仍不清楚。该领域的重大障碍是并非所有物理化学表征方法和表征框架都适用于所有纳米颗粒种类。此外，使用纳米载体成功递送一种药物并不等同于成功递送另一种药物。处方科学家的理想之一是开发一种计算机算法，该算法将输入活性药物成分(API)结构和递送靶标的信息后，程序可以自动选择具有最佳性能的纳米颗粒载体来实现这种递送。尽管目前正在进行许多生物信息学尝试，据我所知到目前为止，它们对所有类型的药物和所有类型的纳米载体不具有通用性。
另一个重要的注意事项是，根据最近的一项研究表明，女性月经周期显著改变了纳米颗粒制剂向身体各个部位肿瘤的输送。因此，另一种改善递送的方法是提高对生物过程（如昼夜节律和激素波动）如何影响纳米颗粒药代动力学、药效和安全性的基本理解。
Twan Lammers
我们必须认识到，几种临床使用的药物递送平台，特别是抗体和聚乙二醇化脂质体，已经具有非常好的肿瘤靶向能力。如果这种制剂的肿瘤靶向在某些患者中效果不佳，那么这通常不是由于递送系统，而是由于肿瘤特异性的病理生理学的限制，例如肿瘤灌注差和基质密度高。
有多种方法可以改善纳米颗粒的肿瘤靶向性，其中包括了药物和物理方法：使用全身给药的药物来诱导血管正常化或基质重塑，以及局部给药的联合疗法（如热疗、放疗和超声），后者的缺点是它们只能在局部作用，因此在肿瘤转移的情况下不是很有帮助。一般而言，开始治疗的一个缺点是几乎不可能无创地、定量地和重复地监测患者的肿瘤定向药物输送。因此，我们通常不知道针对肿瘤的药物输送实际上效果如何，必须想出方法来使某种药物或物理联合治疗可以在某种剂量下对某种患者的某种肿瘤起作用。
关于改善纳米颗粒肿瘤递送的一个重要误解与“主动”靶向的附加值有关。似乎人们没有意识到配体介导的主动靶向在很大程度上依赖于被动靶向原理，特别是纳米颗粒长循环时间、有效的肿瘤灌注、高肿瘤血管通透性和适当的肿瘤组织渗透。这些原则都没有从靶向配体的中受益，其中一些甚至可能会受到影响。例如，更快的吞噬捕获导致更短的循环时间，或由于结合位点屏障的存在导致肿瘤穿透效率更低。主动靶向后可能发生的变化是癌细胞摄取和肿瘤保留增加了一点，但肯定不会大量增加。因此，主动靶向不应用于增强整体肿瘤定向药物递送，而是作为确保肿瘤中特定细胞摄取的一种手段。当考虑使用纳米粒子进行抗癌基因siRNA治疗时，主动靶向可能是必须的，因为siRNA确实需要被递送到癌细胞中。这对于小分子药物递送是不同的，例如脂质体多柔比星，在肿瘤相关巨噬细胞主要摄取和加工后，邻近癌细胞将可以使用。因此，主动靶向不应用于增强整体肿瘤定向药物递送，而是作为确保肿瘤中特定细胞摄取的一种手段。
在癌症（纳米）免疫疗法的时代，我们需要进一步意识到靶向递送至肿瘤和肿瘤细胞根本不是必须的。使用纳米颗粒将免疫调节剂递送至脾脏中的抗原呈递细胞或骨髓中的髓系祖细胞同样有希望，甚至更容易实现，因为这些细胞具有蓄积纳米颗粒的天然倾向性，受异质性的影响较肿瘤组织小得多。
问题4：与传统药物相比，纳米疗法有哪些优势？
Sangeeta N. Bhatia
生物尺度上操纵和调整纳米材料的能力对于许多治疗模式克服生理屏障至关重要，尤其是基因药物（例如，基因组编辑，向导编辑和RNA疗法等）。通过血流将药物递送到靶细胞和药物实际发挥作用的亚细胞器是关键障碍。克服上述挑战的关键就是纳米技术的“超能力”：控制纳米药物的物理化学表面特性、结构和亲和基团。
Xiaoyuan Chen
与传统药物相比，纳米疗法具有许多优势。纳米技术已被应用于增加吸收性。纳米药物也适用于吸收太快、在发挥疗效之前就作为废物从体内排出的药物。此外，纳米药物中活性成分的受控释放可以增加药物在体内保持活性的时间。
纳米技术还提供了让化学疗法直接和选择性地靶向癌细胞的方法，指导肿瘤的手术切除，并提高基于放射和其他当前治疗方式的治疗效果。所有这些都可以降低患者的毒性风险并提高延长生存时间的可能性。
用于癌症治疗的纳米技术的研究不只是药物输送，还包括了创新只能通过使用纳米材料特性才能获得的新疗法。虽然与细胞相比很小，纳米粒子足够封装多种类型的小分子化合物。同时，纳米颗粒相对较大的表面积可以用配体进行功能化，包括小分子、DNA或RNA链、肽、适配体或抗体。这些配体可用于改善治疗效果或改变纳米颗粒的体内处置。这些特性让药物输送、多模式治疗、联合疗法和诊断结合在一起成为可能，称为“诊疗一体化”。纳米粒子的物理特性，例如能量吸收和再辐射，同样可以用于干扰疾病组织，如激光消融和加热疗法等。
整合开发创新纳米科技包装和活性API有助于探索更广阔的活性成分，不再局限于那些具有可接受药代动力学或生物相容性的化合物。此外，纳米颗粒的免疫原性药物和表面修饰正在作为一种独立的疗法，作为传统放疗和化疗的佐剂。这方面的创新工作包括设计纳米颗粒作为人工抗原提呈细胞、免疫刺激性因子的体内仓库，希望可以利用纳米结构实现持续的抗肿瘤活性。
Marina A. Dobrovolskaia
有许多优点，包括但不限于提高疏水性药物的溶解度、延长循环和控制释放、靶向递送、提高API稳定性和防止单核吞噬细胞快速清除。作为一名专注于药物安全的科学家，我想主要谈谈降低毒性。例如，尽管Cremophor EL的紫杉醇(Taxol)制剂疗效很好，但可能引发超敏反应，这是患者将药物更换为基于纳米白蛋白的制剂Abraxane的首要原因。同样，脂质体阿霉素(Doxil)比其传统处方的心脏毒性降低而取得了成功。因全身毒性而未能通过临床试验的重组细胞因子肿瘤坏死因子(TNF)的最大耐受剂量(MTD)为200μgm–2，而聚乙二醇化金纳米颗粒配制的TNF提高3倍剂量（600μgm–2）仍未到达MTD，成功通过I期临床试验。
Twan Lammers
传统上开发纳米疗法是为了改善药代动力学特征。通过减少代谢和排泄，纳米制剂延长了药物在血液中的时间，从而增强了它们在肿瘤中蓄积的能力。同时，纳米制剂通常会减少分布体积，有助于减弱药物的脱靶分布。总之，这些特征有助于更好地控制副作用，以及——至少在某些情况下——获得更好的治疗结果。
除此之外，最近的研究发现纳米制剂的优势还包括；（1）有效保护不稳定或者免疫原性药物，如mRNA（不仅是COVID-19疫苗，还包括肿瘤疫苗和免疫疗法）；（2）可控地与免疫细胞（子集）相互作用，尤其是在肿瘤之外的作用为肿瘤纳米免疫疗法提供了新的机会；（3）将多种药物封装在单个纳米颗粒中，从而能够以最佳比例将两种（或多种）药物输送到肿瘤和转移灶，获得更好的联合治疗结果；（4）将纳米尺寸依赖的物理特性融合到治疗中，这一特性是小分子药物无法实现的，如使用磁感应热疗或增强放疗反应等。
问题5：如何改进临床前实验，确保纳米技术的有效性和安全性？
Sangeeta N. Bhatia
肿瘤学的临床前实验具有挑战性已经不是什么秘密了。癌症纳米技术同样具有这样的困难。最好的解决方案是跨学科和部门的广泛参与，以分享学习经验、数据和模型。在麻省理工学院(MIT)科赫研究所，几位教职员工通过Marble癌症纳米医学中心合作发起了一个兴趣小组。该小组用于讨论与纳米技术相关的临床转化的各个方面，并与各个机构的基础科学家和临床合作伙伴进行交流。最近，我们与几个行业合作伙伴在这个兴趣小组发起了一项新计划，希望在受纳米医学影响的所有领域，从药物输送到基因编辑，实现突破性创新。我们信奉这样一种理念，即召集更广泛的专家群体是加速为癌症患者提供安全有效的解决方案的最佳方式。
Xiaoyuan Chen
与纳米药物临床开发相关的关键问题包括生物学挑战、大规模制造、生物相容性和安全性、政府法规以及与当前疗法相比的总体高成本。这些因素可能会限制纳米药物的市场接受度，无论它们是否具有治疗效果。
由于大多数纳米材料具有免疫原性，因此必须进行经过适当设计的体外和体内研究来解释免疫毒性和血液毒性。此外，需要更好地了解免疫系统对纳米颗粒进行靶向药物递送能力的影响。
在测试纳米药物的肿瘤模型方面，使用皮下异种移植模型是获得实验假设支持证据的首选。然而，这种在免疫缺陷小鼠中生长的人工肿瘤模型并不能概括人类癌症的情况。自发肿瘤模型和具有患者来源异种移植物的人源化小鼠模型将更适合研究所需纳米配方的免疫副作用和潜在功效。
成像可以在基于纳米药物的药物递送系统的临床前评估中发挥重要作用，并为其作用机制和治疗效果提供重要见解。对于临床转化，可以在微剂量水平注射适当标记的纳米配方，用于纳米药物的递送系统的药代动力学、生物分布和靶标蓄积的0期研究，这有助于为剂量爬坡的I期研究以及更后期的II/III期疗效研究铺平道路。
Marina A. Dobrovolskaia
我建议应用3M的概念——机制、标记、模型——来改进临床前实验。首先，重组和补充传统研究，重点关注由给定API、载体和适应症引起常见或预期的毒性。这需要单独或在最终产品的背景下了解纳米颗粒和药物毒性的机制。其次，了解免疫反应的关键要素[例如，人类白细胞抗原(HLA)类型、模式识别受体(PRR)、补体和类胰蛋白酶]的遗传变异性和潜在疾病[例如，常见的可变免疫缺陷,哮喘,肥大细胞增多症（一种以肥大细胞异常积聚和活化为特征的罕见疾病）和骨髓增生异常综合征（一种常见的血液系统恶性肿瘤）]将如何影响人体对相同类型纳米载体的反应。这将有助于基于纳米技术的个性化应用（疗法、诊断和疫苗）并提高其安全性。第三，临床前研究中使用的动物模型不能准确概括人类发生的情况，对于免疫反应尤其如此。尽管使用其他模型会以更高的成本、复杂性和数据可变性为代价，但它们可能更现实，与人类更相关。
Twan Lammers
标准化很重要，比较分析是关键。最近提出了生物-纳米研究标准化的报告指南，但有利也有弊。这项关乎数十亿美元的问题是需要在临床前证明什么才能保证临床的有效性和安全性。耐受性和作用机制需要令人信服的概念验证，理想条件下需要在多个临床前模型中证明。
对于纳米药物，在临床前阶段就开始识别生物标志物并开发伴随诊断非常重要。这已成为几乎所有其他肿瘤药物的标准，并且已被证明对过去10-20 年进入市场的大多数药物至关重要。然而，值得注意的是，这仍然很少被考虑用于癌症纳米药物。
如果不是专门为了纳米药物，而是广泛适用于抗肿瘤药物的开发，学术界和产业界科学家公开讨论失败的原因将非常有帮助。许多晚期临床前和临床I-III期试验由于不符合预期和终点而导致项目终止。尽管这些负面结果可以为各种类型的利益相关者提供非常有价值的信息，但是这些消息很少被披露。正因为如此，纳米药物开发和临床进展在许多不同的方面显著放缓。因此，采取制度化措施弥补透明度和临床转化的差距非常迫切。
参考资料：
[1] Sangeeta N. Bhatia et al. Cancer nanomedicine. Nature Review Cancer. 2022.
[2] 牟思.边缘检测技术在医学上的研究和应用.才智.2011.