综述：精准肿瘤学与纳米技术的结合：基于人工智能的脂质体纳米载体，提升癌症免疫疗法的效果

《Critical Reviews in Oncology/Hematology》：Precision Oncology Meets Nanotechnology: AI-Driven Liposomal Nanocarriers for Enhanced Cancer Immunotherapy

癌症治疗中AI与纳米技术的协同创新机制及临床转化挑战

　　

Sajid Muhammad|Jiamin Zhai|Wenda Zhong|Hina Siddiqui|Jinhui Wang|Yufen Zhao

浙江-巴基斯坦草药医学研发联合实验室，宁波大学药物发现技术研究所，中国宁波315211

摘要

人工智能（AI）与纳米技术的结合正在重新定义癌症免疫疗法和化疗的治疗策略。这些由AI设计的纳米材料实现了靶向药物递送、可控释放以及改善肿瘤微环境，从而克服了免疫抑制障碍，增强了免疫检查点疗法、疫苗反应和联合化疗方案的效果。本综述总结了具有免疫活性的纳米载体的最新进展，阐明了其治疗机制，并讨论了AI在优化纳米材料设计和个性化癌症治疗中的新兴作用。此外，还探讨了将基于AI的纳米材料化疗免疫疗法推向临床应用所面临的当前趋势和转化挑战。

引言

癌症是一组高度普遍且复杂的疾病，其特点是显著的异质性。2022年的全球统计数据显示，每年约有2000万新诊断病例和超过900万癌症死亡病例。预计未来几十年全球癌症发病率将大幅上升，到2050年每年新病例数可能达到约3500万。近70%的早期癌症相关死亡发生在低收入国家。这一趋势是由人口迅速增长、接触致癌物质的机会增加以及人口老龄化所驱动的，同时当地医疗基础设施资源有限且脆弱（Casolino等人，2024年）。针对癌症的治疗方法包括手术、化疗和放疗等传统方法，以及免疫疗法、基因疗法、光热疗法（PTT）、光动力疗法（PDT）、化学动力学疗法（CDT）、声动力（SDT）疗法和基于纳米的化疗等新型策略。值得注意的是，基于纳米材料的疗法与其他治疗方法相比显示出更优的疗效（Zhu等人，2022年）。因此，由于其独特的物理化学性质（如纳米级尺寸、可调的表面性质和多样的药物装载能力），纳米级材料作为肿瘤学领域的尖端平台受到了广泛关注（Rajendran等人，2024年；Setia等人，2022年）。

推动纳米材料在肿瘤中积累的关键机制是增强的渗透性和滞留效应（EPR），这得益于被动和主动靶向策略的支持（图1）（Fan等人，2023年）。尽管通过EPR效应的被动靶向仍是临床应用纳米颗粒的主要机制，但它往往导致肿瘤渗透不均和细胞摄取有限。相比之下，主动靶向通过结合能够选择性结合癌细胞上过度表达的配体来克服这些限制，从而提高肿瘤特异性和治疗精度（Wang等人，2009年）。这种先进的递送平台能够将药物精确定位并可控释放到肿瘤微环境中，有效缓解多重耐药性和脱靶毒性等问题（Yan等人，2024年）。基于靶向纳米颗粒的疗法为有效克服癌细胞的多重耐药性和提高治疗效果及临床结果提供了非常有前景的方法。作为脂质双层纳米载体，脂质体可以抑制P-糖蛋白活性，从而对抗多重耐药性，使其成为肿瘤治疗的理想选择。

在纳米材料在癌症治疗中的重要作用基础上，人工智能（AI）已成为包括生物医学研究在内的多个领域中的先进工具，能够实现快速且高度准确的数据驱动决策。机器学习算法擅长在大量数据集中识别复杂模式，极大地加速了原本需要多年手动分析才能完成的发现过程（Bhushan等人，2025年）。

在纳米医学的具体背景下，AI在设计优化纳米颗粒配方、预测其生物相互作用以及识别最有可能从特定治疗中受益的患者亚群方面发挥着关键作用。总体而言，这些计算技术简化了更安全、更有效的治疗方法的开发（表1）。

本综述特别探讨了AI与纳米医学的协同整合，以通过脂质体纳米载体增强针对不同类型肿瘤的靶向药物递送。通过利用计算建模、预测分析和智能设计平台，AI显著提高了药物递送系统的优化程度、效率和选择性。AI与纳米医学的结合应用为未来癌症疗法的发展带来了巨大潜力，使得基于纳米材料药物递送的基础原理上构建出更加个性化、精确和有效的治疗策略成为可能。

方法部分

本叙述性综述总结了纳米材料与AI在癌症治疗中的整合，重点介绍了它们提高治疗效果和药物生物利用度的潜力。采用了一种系统策略来识别和选择相关研究，以确保对现有文献进行全面和客观的评估。

癌症治疗药物递送策略的进展

基于前面讨论的AI与纳米医学的协同整合，本节探讨了肿瘤治疗药物递送技术的发展。当前的治疗方法需要在病变组织中实现药物的治疗部位特异性和可控释放，然而传统的抗癌剂往往缺乏对癌细胞和正常细胞之间的足够选择性。传统的药物递送系统经常因不利的性质而受到限制，包括

AI增强的纳米材料在癌症免疫疗法中的应用

尽管化疗仍然是基本的癌症治疗手段，其抗癌机制包括DNA损伤、复制抑制和有丝分裂阻断（Liu等人，2022年），但在免疫功能正常的模型中，其治疗效果得到了显著增强。这种增强效果反映了T细胞和自然杀伤（NK）细胞的激活，以及免疫抑制性肿瘤微环境（TME）的调节（Sordo-Bahamonde等人，2023年）。纳米颗粒还可以进一步

结合纳米材料的联合疗法

联合治疗策略已被应用于癌症治疗，以实现更好的治疗效果并减少不良事件。基于纳米材料的联合疗法能够通过被动或主动靶向策略将化疗药物、免疫调节剂和核酸有效地共同递送到目标部位。此外，基于纳米材料的系统可以保护治疗药物免于过早降解，改善其药代动力学特性，并允许实现时空可控的

结论与未来展望

AI与基于纳米材料的药物递送系统的整合代表了癌症治疗的范式转变，为个性化精准治疗提供了前所未有的机会。本综述全面探讨了AI驱动的方法如何改进纳米载体的设计、优化和临床应用，包括化疗和免疫疗法。这些技术的协同结合解决了传统癌症治疗中的关键挑战，包括

关键观点与独特贡献

虽然一些综述分别讨论了AI在肿瘤学或基于纳米技术的药物递送，但很少有研究对其在脂质体化疗免疫疗法中的具体融合进行集中和机制性的分析。大多数现有文献提供了广泛的概念性讨论，而没有对设计算法、预测建模的局限性、数据偏差问题、可重复性挑战以及临床转化瓶颈进行批判性评估。然而，本综述

未引用的参考文献

(Hussein F Alnasraui等人，2024年；O'Brien等人，2023年)

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能会影响本文所述的工作。

Sajid Muhammad于2025年在卡拉奇大学获得博士学位。他于2025年加入Wang的团队担任博士后，他的研究兴趣集中在药物化学设计领域。