引言
血小板是成熟巨核细胞的无核衍生物，在止血和组织修复中具有公认的作用。越来越多的证据表明，血小板通过与恶性细胞的直接相互作用、生物活性分子的分泌以及血小板源性细胞外囊泡的释放，参与肿瘤生物学的多个方面。在某些情况下，血小板也可以通过调节免疫反应、递送抗增殖微小RNA或释放抑制因子来抑制肿瘤进展。这种动态且依赖于环境的相互作用限制了单纯抑制或激活血小板活性的策略的有效性，并推动了以治疗为目的对血小板进行重编程的工程化方法的发展。
与大多数细胞产品不同，基于血小板的方法可以在自体或同种异体环境中实施，为开发新疗法提供了更灵活的方法。过去几年中，基因和化学工程的进步使得血小板能够在保留对癌症治疗至关重要的天然特性的同时，进行多功能修饰。工程化的血小板可以作为增强局部药物积累和释放的靶向递送载体，或作为直接调节肿瘤进展的活性效应细胞。这些工程化产品的临床实施将需要控制血小板的稳定性和活化、可扩展的制造工艺以及严格的安全性评估。
一、血小板的生物学功能
血小板是第二丰富的血细胞群，在脾脏和肝脏清除前在血流中循环7-10天。为了维持稳态，人体每天产生超过1000亿个血小板，在炎症或组织损伤期间显著增加。在结构上，血小板具有复杂的细胞骨架，包括微管系统和表面管状网络，这促进了它们与细胞外信号的动态相互作用。血小板包含三种主要类型的颗粒——α-颗粒、致密颗粒和溶酶体——富含血小板反应蛋白1、P-选择素、凝血因子和纤维蛋白原等生物活性分子。激活后，血小板释放这些内容物以介导止血、炎症和组织修复。血小板通过其表面受体和粘附分子主动监测周围的生理刺激，从而能够对血管损伤、感染或其他病理信号作出快速反应。此外，血小板源性细胞外囊泡介导细胞间通讯，进一步拓宽了血小板超越直接接触依赖机制的功能范围。
血小板对于维持血管完整性和介导血栓形成至关重要。血管损伤后，由于其天然趋向性和“血小板边缘化”效应，血小板迅速被募集到暴露的内皮，该效应使其靠近血管壁。活化的血小板粘附到损伤部位并通过释放血栓素A2和生成凝血酶而聚集，凝血酶催化纤维蛋白原转化为稳定的纤维蛋白网状结构。
除了止血，血小板通过释放促进伤口愈合的生长因子和细胞因子来促进组织再生。它们还通过表达和分泌各种因子（如CD40配体和血小板因子4）来募集和激活中性粒细胞、单核细胞和其他免疫细胞，从而作为免疫调节器发挥作用。这些多方面的活动使血小板成为健康和疾病状态下止血、炎症和组织修复之间的关键枢纽。
二、血小板与癌症的关联
血小板参与癌症进展早已被认识。在一项对82名具有临床意义血小板增多症（>400，000血小板/微升）个体的开创性分析中，近40%患有隐匿性恶性肿瘤，主要是胃癌、结直肠癌、肺癌、乳腺癌或卵巢癌。值得注意的是，对肺癌患者血液样本的分析显示，约38%存在血小板增多症，而在非肿瘤性慢性肺病个体的样本中则远不常见。后续研究一致表明，在这些癌症类型中，血小板计数升高与不良预后相关。此外，约20%的癌症患者经历血栓栓塞事件，最显著的是那些患有脑癌、胰腺癌或胃癌，或血液系统恶性肿瘤的患者，这强调了血小板介导的血栓形成在癌症中的临床相关性。
血小板参与癌症进展
过去几年，临床前研究提供了机制性的见解，表明血小板通过直接结合、分泌可溶性促瘤因子和生成血小板源性细胞外囊泡与癌细胞动态相互作用，从而促进肿瘤生长、转移、血管生成和免疫逃逸。例如，当通过P-选择素与癌细胞相互作用时，血小板被激活并释放转化生长因子-β，在与血小板直接共孵育后促进卵巢癌细胞增殖。在血小板选择性TGFβ缺陷的小鼠模型中，肿瘤生长相对于对照小鼠有所减少。另一项研究表明，血小板来源的TGFβ激活癌细胞中的TGFβ-Smad和NF-κB信号通路，促进结肠癌小鼠模型中的上皮-间质转化和转移。
虽然破坏血小板功能并不总是损害肿瘤血管生成，但活化的血小板通常具有促血管生成特性。事实上，血管内皮生长因子血小板负荷（定义为每血小板血液VEGF量）在转移性乳腺癌患者中高于局部区域性疾病患者，并且对患者来源的软组织肉瘤样本的分析证明了血管系统中存在活化血小板。当癌细胞从原发部位内渗后，血小板迅速聚集在循环肿瘤细胞周围，保护它们免受剪切力和免疫攻击，并促进远处转移部位的血管粘附和外渗。
此外，活化的血小板脱落的血小板源性细胞外囊泡可以将整合素（包括糖蛋白IIb）转移到乳腺癌和肺癌癌细胞表面以刺激迁移和转移，并可以直接转移RNA分子以增强恶性表型。临床观察支持这些发现：转移性前列腺癌患者血清中血小板源性微粒水平升高与较差的总生存期相关。同样，晚期胃癌患者的血浆中PMPs、IL-6和VEGF水平高于早期疾病患者。
血小板在癌症抑制中的潜在作用
与对血小板促瘤作用的大量研究形成对比，关于血小板在特定环境下也能发挥抑瘤作用的证据刚刚出现。临床前研究表明，血小板可以通过多种机制促进肿瘤抑制。主要由活化血小板释放的血清素已被证明能抑制培养的黑色素瘤细胞增殖，并在结直肠癌小鼠模型中抑制肿瘤进展。
此外，据报道，在受控的实验环境中，血小板源性细胞外囊泡能发挥直接的抑瘤作用。例如，血小板微粒可以浸润实体瘤并将miRNA（如miR-24）转移至癌细胞，在肺癌或结肠癌小鼠模型中诱导凋亡从而抑制肿瘤生长。血小板源性细胞外囊泡递送的其他miRNA，包括miR-126-3p、miR-96和miR-26a，在体外具有抗增殖和抗血管生成作用，尽管体内验证仍然有限。此外，在与非酒精性脂肪性肝病相关的肝细胞癌小鼠模型中，血小板激活了CD8⁺ T细胞并抑制了原发性肿瘤生长，表明在某些条件下，血小板可能通过免疫调节机制发挥抑瘤作用。
因此，更深入地了解血小板在肿瘤进展中依赖于环境的作用对于优化治疗策略至关重要。血小板蛋白质、mRNA和微小RNA的分子分析可能有助于区分促瘤和抑瘤表型，从而指导基于血小板的疗法的适当时机和应用。
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三、工程化血小板的肿瘤递送
过去几年，血小板正成为靶向药物递送的有前景的载体，特别是对于药代动力学差或组织分布有限的药物。临床前研究表明，血小板具有天然的肿瘤趋向性、免疫逃逸能力和对生理刺激的反应能力，这可能使其能够在肿瘤微环境中优先积累并控制载荷释放，从而最大限度地减少全身毒性。这种刺激响应的行为机制上植根于血小板活化过程，该过程可由肿瘤来源的信号、狭窄血管中的高剪切力或凝血级联反应触发。活化后，血小板发生形状变形、颗粒释放、收缩甚至破裂，为控制治疗载荷的释放提供了基础。
释放动力学主要取决于治疗载荷与血小板载体之间的结合模式。对于通过共价连接物结合到其表面的药物，活化可能触发血小板源性细胞外囊泡的生成，使得治疗载荷重新分配到更小的囊泡载体中，改善局部扩散性。结合可响应肿瘤特异性条件（包括酸性pH或过表达的酶，如组织蛋白酶B和基质金属蛋白酶）的可裂解连接物可能进一步增强控制释放。或者，非共价吸附或插入到血小板表面的载荷可以在膜变形或细胞相互作用时解离，随后通过各自的摄取途径进入靶细胞。封装在血小板内部（特别是在α或致密颗粒内）的药物在活化时通过胞吐或脱颗粒作用释放，这可以由肿瘤来源的信号、凝血酶或机械刺激迅速触发，导致癌症病灶中的局部爆发释放。因此，基于血小板的递送平台通常分为两类：通过共价或非共价相互作用将药物附着在其表面的药物偶联血小板，以及将治疗剂封装在其内部的药物负载血小板。每种方法为提高递送精度和治疗效果提供了独特的优势。
药物偶联血小板
通过生物偶联技术将小分子、抗体、纳米颗粒或其他疗法连接到其表面，血小板已被工程化为多功能药物递送系统。血小板膜蛋白提供丰富的氨基，可以与N-羟基琥珀酰亚胺或磺基-NHS酯反应，从而在不破坏血小板-癌细胞相互作用的情况下实现灵活的化学功能化。
除了伯胺，血小板表面糖蛋白富含唾液酸残基，其二醇部分可以与硼酸修饰的生物活性分子形成可逆的共价相互作用。这种化学为将纳米凝胶引入血小板表面提供了额外途径，同时保留了肿瘤靶向行为，这在黑色素瘤小鼠模型中得到了证明。
除了这两种相互作用模式，马来酰亚胺-硫醇偶联策略是基于血小板的药物递送中最广泛使用的策略之一，特别是在抗癌治疗中。免疫检查点抑制剂-血小板偶联物就是这样一种方法，它依赖于血小板渗入肿瘤并在活化时释放抗体负载的血小板源性细胞外囊泡。这种机制在最大化抗癌免疫力的同时，最小化了全身暴露。在这些小鼠模型中，共同给予血管破坏剂vadimezan和抗PD-L1偶联血小板增加了免疫检查点抑制剂在肺转移灶中的积累。从转化角度来看，直接将抗体偶联到血小板上提供了一种相对简单且稳健的表面稳定展示策略。相比之下，基于纳米凝胶的方法能够实现更高的抗体负载和持续释放，可能促进疾病部位的局部和长期免疫调节。
代谢糖基工程使得能够将叠氮基团引入血小板膜，随后可以与二苯并环辛炔进行高效的无催化剂点击化学以实现表面功能化。此外，该策略使得血小板能够与其他细胞类型偶联。例如，在通过磺基-SMCC偶联用抗PD-1抗体修饰之前，血小板表面氨基与二苯并环辛炔-PEG4-NHS酯反应，以便通过点击化学与表面带有叠氮基的造血干细胞偶联。在急性髓系白血病小鼠模型中，这些细胞偶联物利用造血干细胞的归巢能力运输到骨髓，并将抗PD-1抗体偶联的血小板递送至残留的白血病病灶，血小板在此处被活化并释放负载抗PD-1抗体的血小板源性细胞外囊泡，以促进T细胞介导的肿瘤清除。
药物负载血小板
药物负载血小板已被广泛探索用于临床前递送小分子、大分子和纳米颗粒，其负载策略主要取决于载荷的理化性质。由于其膜渗透性，小分子药物可以通过被动扩散掺入血小板中。其中，阿霉素被研究得最为广泛。简单的孵育即可实现有效的阿霉素负载。
对于大分子和纳米颗粒载荷，电穿孔提供了细胞质负载的有效途径。电穿孔掺入金纳米棒（一种光热剂）的血小板被注射到头颈鳞状细胞癌小鼠模型中，其中局部加热进一步促进了它们向肿瘤部位的募集。除了简单孵育后的摄取外，受体介导的内吞作用为纳米颗粒封装提供了有效的机制。例如，与抗血小板糖蛋白IX抗体结合的亲和素促进了生物素化纳米颗粒的内吞，用于光热治疗以及小分子免疫刺激剂咪喹莫特的共同递送。最后，为了容纳多种疗法或大幅提高负载效率，已经开发了一步膜融合策略。将负载IL-15和阿霉素的脂质体与血小板融合，实现了超过70%的负载效率。在黑色素瘤小鼠模型中，这些工程化的血小板到达转移性肿瘤和术后出血部位，释放阿霉素和负载IL-15的血小板微粒，从而产生协同治疗效果，抑制肿瘤再生和转移。
总的来说，药物负载血小板可以通过多种策略生成，具体取决于治疗载荷的性质，包括被动扩散、电穿孔、内吞介导的内化和融合脂质体介导的载荷转移。得益于血小板作为递送载体的有利生物学特性，这些方法在临床前模型中实现了靶向药物递送、减少了全身毒性并增强了抗肿瘤活性。
血小板衍生物
血小板源性细胞外囊泡来源于血小板或巨核细胞，占循环细胞外囊泡群体的一半以上。PEV广义上分为血小板源性外泌体（富含CD63）和血小板微粒（表达膜联蛋白-A5、因子X和凝血酶原，具有更高的促凝血活性）。尽管表达不同的标志物，但两种类型的PEV都介导细胞间通讯，突显了其功能多样性。
仿生血小板平台利用血小板膜的肿瘤归巢特性，增强基于纳米颗粒的药物递送系统的治疗效果。血小板膜通常源自富含血小板的血浆，可以通过挤出、超声或微流控技术包裹在合成纳米颗粒上，从而赋予血小板样特征，例如循环半衰期延长、免疫逃逸和血管靶向。
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四、工程化血小板的癌症治疗
除了作为药物递送平台的作用外，血小板还具有内在的治疗潜力。血小板输注是临床处理创伤性出血等止血复苏情况的基石。过去几年的工程学进步提高了血小板在这些情况下的疗效和安全性。除了止血，血小板还可以与癌细胞和肿瘤微环境进行动态相互作用，这使其成为工程化细胞治疗的有希望的候选者。
基因工程
血小板-癌细胞相互作用的分子机制研究表明，血小板特异性敲除关键激酶（如粘着斑激酶）或表面蛋白（包括TGFβ激活因子LRRC32、整合素和P-选择素），可以抑制肿瘤生长、抑制转移并增强T细胞介导的抗肿瘤免疫。在其他研究中，血小板已被工程化以表达参与肿瘤抑制途径的蛋白质（如TRAIL和PD-1），证明基因修饰可以赋予新的抗肿瘤特性。总的来说，这些发现为通过破坏其促瘤途径或引入抗肿瘤功能来将血小板重编程为治疗剂提供了机制依据。
化学工程
化学工程提供了一种可扩展且适应性强的策略，可赋予血小板治疗功能，与基于核酸的方法相比，其制造限制更少。代表性的例子包括去唾液酸化血小板，它通过去除血小板表面的末端唾液酸残基，可在体内被肝脏快速清除，最初在血小板老化研究中被识别。一项研究表明，体外使用神经氨酸酶去除血小板表面的末端唾液酸残基，随后在小鼠中静脉给药，诱导了全身免疫抑制状态，其特征是抗炎细胞因子增加和循环CD4⁺调节性T细胞增多，从而支持了生化工程方法在预敏化应用中的可行性。
另一种化学策略涉及生成去污剂提取的血小板，称为血小板诱饵。在此过程中，大多数膜组分、细胞内内容物和颗粒被去除，同时通过保持完整的细胞骨架来保留血小板形状和大多数表面蛋白的生理正常位置。这些血小板诱饵保留了结合能力，但不能发生功能活化或聚集，从而干扰了天然血小板介导的癌细胞聚集，并减少了癌细胞与血管系统的相互作用。在乳腺癌转移小鼠模型中，血小板诱饵抑制了转移定植。
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五、未来挑战
基因和化学方法使得能够在肿瘤学应用中对血小板进行直接体外工程化。基因工程需要局限于基于RNA的方法，因为血小板缺乏细胞核，同时还需要最大限度地降低其他细胞类型中基因组整合的风险；过去几年RNA技术的进步使得具有转化潜力和良好安全性的方法成为可能。相比之下，涉及化学修饰的方法是一种快速且可重复的替代方案，但仍处于临床前开发的早期阶段。除了评估用于此类方法的化学试剂的生物相容性外，应特别注意它们与血小板组分的反应性，包括体外血小板工程中的脱靶反应，以及体内额外的靶向、脱血小板反应，以及对血小板活力或免疫原性的潜在影响。
在临床转化之前，还需要解决工程化血小板中可能保留的促瘤活性。尽管大多数工程化策略通常旨在重新编程血小板中的特定行为或信号通路，但完全的表型转化仍然是一项技术挑战。在大多数设计中，某些天然功能，如与癌细胞相互作用的能力或活化诱导的血小板内容物释放，被有意保留。额外的基因修饰可用于下调促瘤效应的关键介质，如TGFβ和VEGF。此外，介导血小板-癌细胞相互作用的表面受体（如P-选择素和糖蛋白IIb和IIIa）构成了减弱血小板介导的促瘤活性的潜在靶点。
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结语
认识到血小板作为依赖于环境的肿瘤生物学调节剂，已将对其作用的理解从止血介质转变为肿瘤进展和抑制的积极参与者。基因、化学、生物材料和纳米材料工程的进步使得血小板及其衍生物能够作为靶向递送平台或治疗效应剂，将其固有的肿瘤相关特性与工程化能力相结合。要实现临床转化，必须解决几个关键挑战。可扩展的制造必须与严格的质量控制相结合，以确保产品一致性。这些产品的测试不仅应解决其结构和生物医学属性，还应解决相关模型中的功能性能。这些产品的混合性质需要调整的监管框架以及考虑患者特异性血小板生物学变异性的策略。最后，跨学科合作对于推进临床转化至关重要。通过将机制理解与工程创新相结合，基于血小板的疗法既可以扩展癌症治疗选择，也可以作为多功能、依赖于环境的细胞药物的模型。
参考资料：
Engineering platelets as cancer therapeutics. Nat Rev Clin Oncol. 2026 Feb 6.
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