放疗增敏

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放疗增敏(Radiosensitization)是指利用化学、药理学或物理学制剂(即放疗增敏剂),使肿瘤细胞对电离辐射(Ionizing Radiation, IR)的敏感性显著增加的过程。其核心目标是提高治疗增益比(Therapeutic Ratio),即在不增加或仅轻微增加正常组织毒性的前提下,通过协同作用大幅提升射线对肿瘤的局部控制率。经典的增敏机制包括基于“氧固定假说”的乏氧改善、基于顺铂等化疗药的 DNA 损伤协同,以及最新的靶向DNA损伤修复(DDR)通路(如 DNA-PK、ATR 抑制剂)的分子增敏策略。

放疗增敏
Radiosensitization (点击展开)
核心:1+1 > 2 的协同效应
英文名称 Radiosensitization
核心指标 SER (增敏增强比)
经典药物 顺铂, 吉西他滨, 5-FU
新型药物 Peposertib (DNA-PKi), ATRi
天然增敏剂 氧气 (Oxygen)
临床应用 同步放化疗 (CCRT)

三大核心机制:如何让放疗更强?

放疗主要通过诱导 DNA 双链断裂 (DSB) 来杀死细胞。增敏剂的作用就是让这些断裂“无法修复”或“更加致命”:

  • 1. 阻断 DNA 修复 (DDR Inhibition):
    这是目前最热门的策略。放疗产生 DSB 后,癌细胞会启动 NHEJ 或 HR 通路进行修复。
    策略: 使用 Peposertib (DNA-PKi) 或 PARPi 阻断修复酶,将“亚致死性损伤”转化为“致死性损伤”。
  • 2. 细胞周期同步化 (Cell Cycle Synchronization):
    细胞在 G2/M 期对射线最敏感,在 S 期最耐受。
    策略: 紫杉醇 可将细胞阻滞在 G2/M 期,从而让放疗“一击必杀”。反之,ATRi 消除 G2 检查点,迫使未修复损伤的细胞提前进入有丝分裂(有丝分裂灾难)。
  • 3. 氧固定效应 (Oxygen Fixation):
    射线产生的自由基需要氧气来“固定”在 DNA 上造成永久损伤。乏氧 是放疗耐药的主因。
    策略: 硝基咪唑类药物(亲电子复合物)模拟氧气的作用,或通过血管正常化改善肿瘤供氧。

增敏剂的迭代:从化疗到靶向

同步放化疗 (CCRT) 的基石

目前临床标准治疗(如鼻咽癌、宫颈癌、局部晚期肺癌)主要依赖“细胞毒化疗药”作为增敏剂。

类别 代表药物 增敏原理
铂类化疗 顺铂, 卡铂 形成 DNA 加合物,干扰修复,与射线产生超加成效应。
抗代谢药 5-FU, 吉西他滨 消耗 dNTPs,抑制 DNA 合成与修复;使细胞同步化。
DDR 靶向药 Peposertib, ATRi 直接阻断 DSB 修复 (NHEJ/HR),极强增敏,是目前研发前沿。
高原子序数材料 金纳米粒子 (GNP) 物理增敏。增加光电效应和俄歇电子产生,提升局部剂量沉积。

临床价值:器官保留与局部控制

  • 器官保留 (Organ Preservation):
    在喉癌、肛管癌中,放化疗(利用增敏效应)可以达到与手术切除相似的治愈率,但保留了发声和排便功能,极大提高了生活质量。
  • 免疫协同 (Abscopal Effect):
    现代观点认为,放疗增敏剂不仅要增加细胞杀伤,还要促进免疫原性细胞死亡 (ICD)。例如 DNA-PK 抑制剂联合放疗,可激活 cGAS-STING 通路,触发全身性的抗肿瘤免疫效应(远隔效应)。
       学术参考文献 [Academic Review]
       

[1] Hall EJ, Giaccia AJ. (2018). Radiobiology for the Radiologist. Lippincott Williams & Wilkins.
[点评]:放射生物学的圣经级教材,详细阐述了 5R 理论及化学修饰剂(增敏剂)的生物学基础。

[2] Moding EJ, et al. (2013). Strategies for enhancing the efficacy of radiotherapy with targeted agents. Journal of the National Cancer Institute.
[点评]:系统综述了从 EGFR 抑制剂到 DDR 抑制剂等靶向药物作为放疗增敏剂的机制与临床转化挑战。

[3] Zenke FT, et al. (2020). Pharmacologic Inhibitor of DNA-PK, M3814, Potentiates Radiotherapy and Chemotherapy. Clinical Cancer Research.
[点评]:证实了 Peposertib 是一种强效的放疗增敏剂,能够完全阻断放疗诱导的 DNA 双链断裂修复,是新一代增敏策略的代表。

           放疗增敏 · 知识图谱
核心机制 DNA修复抑制细胞周期同步化氧固定免疫原性死亡
化疗药物 顺铂 (头颈/肺) • 吉西他滨 (胰腺) • 替莫唑胺 (脑)
靶向药物 Peposertib (DNA-PK) • ATRi西妥昔单抗 (EGFR)
物理因素 乏氧 (抵抗) • 高压氧金纳米粒子