《Brain Science》杂志 2024年12月13日刊载[14(12):1253.]美国Stanford University School of Medicine的Santosh Guru , Fred C Lam , Amirhossein Akhavan-Sigari ,等撰写的《“超越手术刀”-应用治疗技术提高神经外科肿瘤治疗效果。"Beyond the Knife"-Applying Theranostic Technologies to Enhance Outcomes in Neurosurgical Oncology》（doi: 10.3390/brainsci14121253.）。
目前脑肿瘤治疗的医疗标准包括最大限度的安全手术切除，然后同时进行化疗和放疗。图像引导手术技术的最新进展提高了肿瘤切除的精度，但仍然迫切需要创新技术来进一步改善患者的预后。
荧光图像引导神经外科（fluorescence image-guided neurosurgery）结合立体定向放射外科等技术改善了脑肿瘤患者的预后。
在《脑科学》特刊《转化神经肿瘤学最新进展》[Brain Science's Special Issue Recent Advances in Translational Neuro-Oncology, ]的这篇文章中，我们回顾了图像引导神经外科和立体定向放射外科在脑肿瘤治疗中的应用。此外，我们总结了用于诊断和治疗技术的治疗性纳米颗粒的新应用，使神经外科医生能够在手术室中进行更精确的手术切除，专门针对肿瘤细胞的现有和新型治疗方法的递送，并增强立体定向放射外科的疗效。
这些创新的转化工具将使神经外科医生、神经肿瘤学家和放射肿瘤学家能够“超越手术刀”，提高脑肿瘤患者的生存率。
1.引言
在过去的一个世纪里，神经外科肿瘤学经历了重大的发展，最大限度的安全手术切除结合辅助治疗现已成为现代治疗的基石（图1）。这种方法努力平衡减轻肿瘤负担的必要性，同时保留关键的神经血管功能。治疗中枢神经系统（CNS）肿瘤的外科原理自古以来就一直在探索。早在公元前10000年，中国古代的发现就描述了脑肿瘤的治疗，而史前时代的穿孔颅骨在法国、墨西哥和秘鲁也被发现。William W. Keen, Henry Cushing, 和Walter Dandy 的开创性工作标志着现代神经肿瘤学的重要转变。1888年，William Keen开创性的开颅手术成功切除了脑肿瘤，为手术技术的后续发展奠定了基础。Cushing进一步革新了神经肿瘤学，他的创新和细致的手术方法显著改善了患者的预后，他的2000例颅内肿瘤病例系列记录了这一点。Walter Dandy引入的脑室造影术和气脑造影术等技术突破，通过使用造影剂和向蛛网膜下腔注入空气，可以精确定位脑肿瘤，从而提高诊断准确性和手术计划[3,4]。1969年Gazi Yasargil发明的手术显微镜进一步提高了脑肿瘤手术的精确度，为现代神经外科肿瘤学中先进的成像技术、分子诊断和靶向治疗的整合奠定了基础。
图1。目前治疗脑肿瘤的医疗标准。原发性和转移性脑肿瘤的现代治疗包括：(A)最大限度的安全手术切除；(B)辅助立体定向放射外科和/或放射治疗周围肿瘤瘤床和残余肿瘤负担；(C)全身化疗、靶向治疗或免疫治疗。
尽管取得了这些进步，但在脑肿瘤患者的医疗标准方面仍然存在重大挑战。脑肿瘤的生存率仍然是可变的，受肿瘤特异性因素、患者人口统计学和治疗变量的影响。例如，胶质母细胞瘤（GBM），最具进袭性的原发性成人脑肿瘤，预后仍然很差。尽管积极的多模式治疗包括最大安全切除、辅助放疗和替莫唑胺（TMZ）等药物的化疗，中位生存期仍约为15个月。在改善生存结果方面的有限成功强调了当前治疗方法固有的持续挑战和局限性。
其中一个挑战是存在的血脑屏障（BBB），这限制了化疗药物有效递送到中枢神经系统BBB内的肿瘤部位。血脑屏障由内皮细胞、星形胶质细胞足突和周细胞之间的紧密连接组成。虽然小的（< 400da）亲脂性药物可以穿透血脑屏障，但全身药物如TMZ的递送仍然不理想，脑脊液（CSF）浓度平均仅为血浆水平的20%。血液肿瘤屏障（BTB）使药物递送到肿瘤细胞的复杂性更加复杂。这是指缺氧和血管生成因子释放下游的异常新生血管形成，这可以阻碍化疗进入肿瘤区域。血脑屏障内的药物外排转运蛋白和药物通过脑脊液循环的快速清除进一步限制了药物的疗效。新技术可以传递到肿瘤细胞，有可能增强跨血脑屏障和BTB的治疗传递，并可能改善脑肿瘤患者的治疗结果。
2. 荧光引导脑肿瘤手术
作为肿瘤外科医生，我们能否为患者提供最好的治疗结果取决于我们能否实现最大程度的安全切除。然而，位于关键或深部脑区的肿瘤由于与积极切除相关的神经功能障碍的风险而构成重大挑战。此外，肿瘤边缘的准确勾画，特别是对于像胶质瘤这样的弥漫性浸润性肿瘤，在手术中仍然是一个持续的挑战，经常导致肿瘤周围的显微残留疾病。荧光引导手术（FGS）已成为一种有前途的辅助传统神经外科技术。5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid5-ALA）等荧光剂在肿瘤细胞内代谢为原卟啉IX (Protoporphyrin IX，PPIX)，并在蓝光下发出荧光，可增强术中肿瘤组织的可视化和描绘，并已证明可增加高级别胶质瘤的切除范围。高级别肿瘤在增强后MRI上增强（图2A-C），血脑屏障被破坏，也允许5-ALA全身输送到肿瘤组织。在术中白光显微镜下，外科医生可以区分肿瘤组织与周围脑组织（图2D），而使用5-ALA荧光可以使神经外科医生清晰地看到肿瘤的边界（图2E）。此外，切除瘤腔内的血液可能会在白光下遮挡病变组织的能力（图2F），但切除瘤腔内5-ALA荧光的存在允许继续手术切除（图2G），从而实现最大程度的安全手术切除（图2H-J）。
图2。荧光引导脑肿瘤手术的典型例子。右额叶胶质瘤患者术前(A)轴位，(B)冠状位，(C)矢状位对比增强T1加权磁共振图像（MRI）。术中(D)白光和(E)胶质瘤切除术前的5-ALA荧光图像。切除后(F)白光和(G)切除瘤腔的5-ALA图像。术后(H)轴位，(I)冠状位和(J)矢状位增强T1加权MRI显示胶质瘤的最大安全手术切除。白色虚线表示肿瘤边缘。
吲哚菁绿（Indocyanine green,ICG）是近红外（NIR）光谱中的另一种荧光染料，由于其加速内吞作用和破坏紧密连接(endocytosis and disruption of tight junctions,)，使其在肿瘤组织中优先积累，因此对肿瘤细胞表现出增强的特异性。ICG增强组织穿透，预测术后磁共振成像（MRI）的钆剂增强，与5-ALA相比，在检测肿瘤组织方面具有较高的敏感性和阴性预测值[。将肿瘤靶向诊断片段与治疗剂（治疗剂）相结合的能力有望克服手术切除后辅助放化疗的惯例。然而，最近对荧光引导胶质瘤手术中使用的不同荧光团的系统综述表明，由于荧光率低，目前没有足够的证据支持手术期间常规使用5-ALA或荧光素钠；然而，新兴的治疗技术显示出克服这些障碍的希望。
3. 荧光引导手术治疗学的新应用(Emerging Uses of Theranostics in Fluorescence-Guided Surgery)
目前的荧光团受到有限的组织穿透、特异性和保留的限制。为了应对这些挑战，新的策略正在出现，特别是通过靶向肿瘤特异性受体。该方法已被证明具有显著改善肿瘤特异性的潜力。此外，荧光团的生物偶联增加了它们的分子量，延长了它们的半衰期。
该方法的一个有希望的例子是BLZ-100 (Blaze Bioscience, Inc., Seattle， WA， USA)，它是近红外荧光团ICG与CTX的共轭物。在一项1期试验中，BLZ-100在低级别和高级别胶质瘤中都表现出高度特异性的定位，荧光在肿瘤部位保留超过24小时。这突出了氯毒素结合的荧光团在针对广泛的胶质瘤，独立于肿瘤级别的潜力。
基于靶向EGFR的潜力，Cetuximab-IRDye800 （UAB Vector Production Facility, University of Alabama, Birmingham， AB， USA）是一种荧光标记的单克隆抗体，已经证明它能够在皮下和原位胶质母细胞瘤小鼠模型中提供高度特异性的对比。在一项首次人体研究中，Cetuximab-IRDye800在术中近红外（NIR）荧光成像下显示出对肿瘤组织的高敏感性和特异性，产生高肿瘤与背景比，与术后组织学染色有很强的相关性。
叶酸受体也在GBM细胞中高度表达，为免疫共轭荧光团提供了另一个有希望的靶标。然而，它们在肿瘤微环境中的中等表达，特别是在占GBM肿瘤肿块50%以上的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）中，使其靶向变得复杂。为了解决这个问题，Elechalawar等人开发了与叶酸阳离子脂质偶联的碳纳米球，以靶向叶酸受体。这些纳米球装载了荧光团1,1-二十八烷基-3,3,3,3-四甲基三碳氰碘化物（DIR）[the fluorophore 1,1-dioctadecyl-3,3,3,3-tetramethylindotricarbocyanine iodide]，显示出有效的血脑屏障穿透能力，并能够靶向GBM细胞和TAM。在原位和皮下小鼠模型中，与非共轭纳米球或单独的荧光团相比，纳米球在肿瘤组织中的积累明显更高，强调了双靶向策略最大化肿瘤分辨率的潜力。
整合素，尤其是αvβ3和αvβ5，也在GBM中上调，使其成为另一个可行的靶点。精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（arginine–glycine–aspartic acid，RGD）序列显示出针对这些整合素的高特异性。在Huang等人的一项研究中，RGD共轭荧光团IRDye 800cm - RGD 选择性地在肿瘤组织中积累，保留时间长，自身荧光最小，肿瘤边缘精确描绘，高的肿瘤与背景比证明了这一点。
同样，胃泌素释放肽受体（the gastrin-releasing peptide receptor，GRPR）已显示出作为免疫共轭荧光团靶标的潜力。Li等人开发了68GD - IRDye800CW-BBN，一种靶向GRPRs的双模PET/近红外荧光探针。在一项涉及14例GBM患者的首次人体研究中，术中荧光与术前PET信号和术后组织病理学分析密切相关，可以明确区分肿瘤组织和邻近脑组织。
我们之前发表了两种不同的治疗工具，它们在神经肿瘤学中具有重要的转化潜力。一种技术涉及到脂质体纳米颗粒的配方，这种纳米颗粒能够将水溶性小分子（如TMZ）包装在其水中心，并将疏水性小分子（如溴结构域抑制剂JQ1）包装在其脂质双层中，从而实现双重联合治疗的递送（图3A）。这些脂质体纳米颗粒可以在其表面与转铁蛋白等蛋白质进一步功能化，转铁蛋白已被证明可以使受体介导的跨血脑屏障的胞吞作用和荧光团实现荧光检测。在颅内原位移植小鼠GBM模型中，我们证明了这些转铁蛋白功能纳米颗粒可以穿过血脑屏障和BTB，附着在颅内胶质瘤肿瘤表面，这些胶质瘤在其细胞膜上固有地过度表达转铁蛋白受体（图3C，转铁蛋白受体）。在患有胶质瘤的小鼠中，通过血脑屏障实现肿瘤特异性联合治疗的能力降低了肿瘤负担，延长了手术结果，并相对降低了全身药物毒性。第二种治疗工具利用丝状M13噬菌体作为短波红外（SWIR）光谱肿瘤成像的治疗手段，使用患者来源的原位异种移植小鼠GBM模型（图3B）。。丝状噬菌体颗粒直径窄（5纳米），长度模块化，基因可调，具有表达转基因质粒的能力。与脂质体纳米颗粒类似，噬菌体颗粒具有可以与荧光团和小分子结合的表面肽。我们制备了超短（50 nm） M13“inho”噬菌体颗粒，该颗粒表达28个氨基酸的氯毒素（CTX）肽，已知可识别胶质瘤细胞表面的MMP1/2受体。然后，我们将ICG荧光团偶联到INHO噬菌体颗粒表面，并将其静脉注射到患者来源的异种移植小鼠GBM模型中，从而使用SWIR成像系统对小鼠颅内脑肿瘤进行检测（图3C）。通过将受体特异性靶向与先进的成像技术相结合，这些策略提供了有希望的解决方案，以克服传统荧光团的局限性，改善肿瘤在切除过程中的可视化，并促进最大限度的安全手术切除。
综上所述，我们将现有先进的术中神经外科技术与转化治疗技术相结合的能力，可能使我们能够解决大量未满足的需求，为脑肿瘤患者提供显著的生存益处。我们再次以表格形式为读者提供这些发现（表1）。
图3。脑肿瘤靶向治疗纳米技术的例子。(A)脂质体纳米颗粒或(B)丝状噬菌体纳米颗粒可以用表面配体（即转铁蛋白或氯毒素）功能化，这些配体可以识别脑肿瘤表面表达的(C)受体（即转铁蛋白受体、MMP1/2受体和电压门控Ca2+通道），以实现肿瘤特异性靶向。纳米颗粒表面荧光染料（即ICG）的偶联可以帮助术中检测肿瘤组织。在纳米颗粒中包装治疗（即化疗，基因治疗）允许同时进行治疗递送。
表1。靶向荧光团促进荧光引导神经外科。
4. 治疗学在脑肿瘤成像中的新应用
磁共振成像（MRI）仍然是脑肿瘤成像的金标准模式。这包括功能性MRI （fMRI）和弥散张量成像（DTI）模式，它们可用于进一步表征GBM肿瘤的异质性，以帮助区分GBM亚型，并具有基于患者肿瘤独特成像特征设计个性化治疗的潜力。目前，基于钆剂通常用于成像高级别病变的边界。然而，这些药物不会穿过血脑屏障，信号变化依赖于肿瘤周围血脑屏障的破坏。这种在血脑屏障破坏区域的非特异性积累可导致假阳性对比增强，模糊肿瘤组织和炎症边缘血脑屏障之间的区别。此外，钆基药物的半衰期短，需要反复注射和高剂量来维持足够的肿瘤显像。为了应对这些挑战，人们正在开发靶向纳米颗粒平台，以延长信号增强时间并改善肿瘤边界划定。
超顺磁性氧化铁纳米颗粒（Superparamagnetic iron oxide nanoparticles,SPIOs）因其特异性传递造影剂的能力而被广泛研究。在Sun等人的一项研究中，CTX靶向氧化铁纳米颗粒在体外（使用大鼠9L/lacZ胶质瘤（9L）和人D283髓母细胞瘤细胞系）和体内（使用胶质瘤异种移植小鼠模型）进行了测试。T2加权MRI显示CTX共轭纳米颗粒的强度比非共轭纳米颗粒增加了三倍。在体内，共轭纳米颗粒在肿瘤部位表现出优先积累，积累的持续时间明显长于非共轭纳米颗粒。这种延长的积累归因于肿瘤细胞对共轭纳米颗粒的内化增强。然而，SPIO与负对比效应和磁化率伪影有关。作为负向造影剂，SPIO在T2加权MRI图像上产生低密度区域，难以与周围区域区分，包括出血、钙化和含铁血黄素沉积。此外，敏感性伪影会扭曲背景成像，使解释变得复杂。
提供正对比的靶向纳米颗粒可以克服这些限制。EGFR在50-60%的胶质母细胞瘤中过表达，在正常脑组织[37]中表达极低，是精确肿瘤可视化的一个有吸引力的靶点。在Na等人的一项研究中，氧化镁（MNO）纳米颗粒结合Herceptin（一种靶向Her-2/neu受体的抗体）用于靶向EGFR。在脑转移瘤小鼠模型中，这些功能化的MNO纳米颗粒能够在T1加权MRI上准确描绘肿瘤边缘。值得注意的是，尽管功能化和非功能化的MNO颗粒都因血脑屏障破坏而在肿瘤组织中积累，但功能化的纳米颗粒在肿瘤部位停留的时间要长得多，可达24小时。
IL-13受体也成为脑肿瘤成像的一个有希望的靶点。在Li等人的一项研究中，il -13包被的钆金属富勒烯纳米颗粒在U251 GBM细胞系中表现出增强的胶质母细胞瘤细胞靶向性。在原位小鼠模型中，这些包被的纳米颗粒提供了有效的造影剂输送和选择性肿瘤积聚。与Magnevist (Bayer Healthcare Pharmaceuticals Inc., Germany)（一种基于钆的MRI造影剂）相比，IL -13包被的纳米颗粒即使在明显较低的浓度下也能获得更清晰的肿瘤边界描绘。这些发现强调了受体靶向纳米颗粒在增强肿瘤分辨率和改善肿瘤与正常组织之间区别方面的潜力。
整合多种成像模式的纳米颗粒制剂正在成为神经外科肿瘤学的宝贵工具，促进术前、术中和术后应用。这些药物有效地解决了术前MRI与术中脑转移瘤的差异，同时提高了成像的敏感性和特异性。Kircher等率先开发了用于MRI、光声成像和表面增强拉曼散射（MPR）[photoacoustic imaging, and surface-enhanced Raman scattering ] 的三模态纳米颗粒。在原位GBM小鼠模型中，静脉积累的MPRs在肿瘤部位表现出特异性和延长的滞留至少一周，允许在术前和术中使用。每种成像方式都有助于精确划定肿瘤边界：MRI术前划定边界，而光声成像术中提供高空间分辨率的3D成像，与深层组织中的荧光团相比，实现了优越的信噪比。此外，拉曼(Raman)成像提供了高度特异性的实时成像，有助于精细边缘切除和术后明确边缘的确认。虽然MPRs不包含特定的肿瘤靶向机制，但它们在肿瘤中的长期积累可归因于增强的渗透性和滞留性（EPR）效应。其他多模态纳米颗粒采用肿瘤靶向剂，如氯毒素，以建立特异性靶向[Other multimodal nanoparticles have employed tumor-targeting agents, such as chlorotoxin, to establish specific targeting]。
通过利用不同模式的优势，这些多模式纳米颗粒药物提供了肿瘤边缘的全面视图，提高了手术精度，促进了手术过程中的实时决策。通过减少对多种造影剂和荧光团的依赖，这些造影剂可以提高手术环境中的效率。我们在表2中为读者总结了这些当前的发现。
表2。靶向治疗纳米颗粒旨在促进图像引导神经外科。
5. 立体定向放射外科治疗学的新应用
放射治疗，包括放射治疗和放射外科（SRS），仍然是脑肿瘤治疗的基石。SRS可有效治疗多种中枢神经系统恶性肿瘤，包括原发性和转移性肿瘤、脑膜瘤、前庭神经鞘瘤和三叉神经鞘瘤。然而，肿瘤细胞往往由于内在和微环境因素（如乏氧区、DNA损伤反应途径上调、细胞周期动力学改变和保护性信号机制）而产生辐射抗性[tumor cells often develop resistance to radiation due to intrinsic and microenvironmental factors such as hypoxic regions, upregulated DNA damage response pathways, altered cell cycle dynamics, and protective signaling mechanisms]。放射增敏剂已经显示出克服这些障碍的潜力，它通过直接的物理机制和靶向辐射抗性途径放大肿瘤细胞中的辐射诱导损伤。尽管它们很有前景，但传统的放射增敏剂往往缺乏对肿瘤细胞的特异性，这限制了在不对周围健康组织造成重大损害的情况下安全实施的辐射剂量。选择性靶向肿瘤特异性受体的放射增敏剂的开发代表了一种有前途的策略，可以提高治疗效果，同时最大限度地减少脱靶毒性。
一些纳米粒子放射增敏剂配方利用EPR效应促进肿瘤部位的靶向积累。5-碘-2-脱氧尿苷（IUdR）是一种常用的放射增敏剂，对GBM有效；但其循环时间短，穿透血脑屏障的能力有限，限制了其临床应用。为了解决这些限制，Shirvalilou和同事将IUdR封装在磁性氧化石墨烯纳米颗粒中，并涂有聚乳酸-羟基乙酸（PLGA） （IUdR/MNPs）。在大鼠C6胶质瘤模型中，尽管缺乏主动靶向策略，IUdR/MNPs表现出增强的血脑屏障穿透性、特异性积累和在肿瘤部位的长时间滞留。联合8Gy放疗时，肿瘤生长明显受到抑制，生存期明显延长，抗凋亡反应明显降低，Bax/Bcl-2比值较单独放疗增加6.2倍。IUdR/MNPs达到了2.26的剂量增强因子，表明有效的放射增敏。
其他放射性增敏剂纳米颗粒制剂针对肿瘤特异性受体。叶酸受体已成为放射增敏剂的一个有希望的靶点。Kefayat等设计了叶酸和牛血清白蛋白修饰的金纳米簇（FA-AuNCs），靶向叶酸受体。在C6胶质瘤细胞系中，电感耦合等离子体发射光谱测量显示，与正常细胞相比，肿瘤细胞中FA-AuNC的摄取增加了2.5倍。此外，在颅内大鼠GBM模型中，脑肿瘤中FA-AuNCs的浓度明显高于周围正常组织。当单次照射剂量为6 Gy时，FA-AuNCs表现出1.6 Gy的剂量增强因子，与对照组相比，导致总生存率增加，从而强调了它们作为放射增敏剂有效靶点的潜力。
Ssamhsamdic等人的一项研究发现，胶质瘤干细胞样细胞（GSCs）上的趋化因子受体CXCR4是放射增敏剂的有效靶点。GSCs在胶质瘤的进展中发挥关键作用，通过自我更新和分化能力驱动肿瘤的发生和复发，通过增强DNA修复机制和静止状态促进治疗抵抗，促进肿瘤异质性，促进侵袭和血管生成。该研究将内部矢量化的放射性核素铼-188包封在脂质纳米胶囊中，与抗CXCR4抗体12G5 （12G5- lnc188re）偶联。在原位和异种GBM小鼠模型中，单次输注12G5-LNC188Re，通过对流增强输注，可显著提高中位生存期，并显示出对肿瘤发展的局部影响，包括低血管化。这表明，利用特殊的放射性核素递送系统靶向GSCs上的CXCR4可能为提高GBM治疗的放射敏感性和改善治疗结果提供了一种可行的策略。
低密度脂蛋白受体相关蛋白1 （LRP-1）在血脑屏障和胶质瘤细胞上过表达，为放射增敏剂提供了一个有希望的靶点。Zong等人开发了一种脂质聚合物纳米颗粒系统，A2-P(MIs)25/TMZ，用于将TMZ靶向递送到胶质瘤细胞。该制剂含有选择性靶向LRP-1的Angiopep-2 （A2）。值得注意的是，在缺氧条件下，疏水性P-(MIs)25核的硝基通过6个电子转移转化为亲水性氨基（P(NH2s)25），显著增强了电离辐射诱导的肿瘤细胞DNA损伤。
C6胶质瘤细胞的体外研究表明，A2-P(MIs)25/TMZ的选择性积累和强大的放射增敏作用，导致细胞凋亡增加。此外，在C6异种移植小鼠胶质瘤模型中，该纳米颗粒配方在肿瘤部位表现出特异性积累，有效抑制胶质瘤生长，提高生存时间，而不会产生不良反应。靶向放射增敏剂与现有疗法（如TMZ）的结合是一种很有前途的治疗方法，可以提高治疗效果，同时最大限度地减少全身毒性。这种协同方法具有克服脑恶性肿瘤固有抵抗机制的潜力。我们在表3中为读者总结了这一部分。
总之，基于纳米颗粒的给药系统（图4B）可以广泛应用于多种脑肿瘤治疗方式（图4A），通过提高靶向准确性、改善肿瘤边缘描绘和扩大在各种中枢神经系统肿瘤中的适用性，有可能解决这些问题。一项使用聚乙二醇化纳米脂质体伊立替康联合有节奏的（metronomic）TMZ的早期临床试验在复发性GBM患者中进行了测试，尽管没有特异性的肿瘤靶向机制，这进一步表明治疗技术在神经肿瘤学领域逐渐成熟。治疗学的模块化特性也允许我们提供多模式治疗，当与其他侵袭性较小的手术治疗（如激光间质热治疗）相结合时，这些治疗既可以增加也可以协同杀死肿瘤的效果。我们可以进一步利用现有的血脑屏障破坏工具，如聚焦超声技术（图4C）和对流增强输送（图4D），以优化治疗输送。
表3。定向放射增敏剂促进立体定向放射外科。
图4。利用治疗性纳米技术来补充脑肿瘤的治疗。(A)目前治疗脑肿瘤的方法。(B)治疗性纳米颗粒可以潜在地增强这些治疗方式。增强纳米颗粒通过血脑屏障传递的工具，如：(C)聚焦超声和(D)增强对流传递，可以允许针对肿瘤的新型联合疗法的传递，以增加肿瘤细胞的杀伤。
6. 当前的局限性和未来的方向
虽然治疗技术具有相当大的前景，但必须承认一些局限性。免疫原性仍然是一个重要的问题，特别是使用病毒载体和基于噬菌体的系统。基于纳米颗粒的递送系统也可以对先天免疫反应产生不同的影响，具有诱导免疫过度激活和免疫抑制的潜力。此外，纳米颗粒的超小尺寸和大表面积，在促进肿瘤部位受体相互作用的同时，也促进器官积聚和介导毒性。纳米颗粒与活性氧（ROS）的积累、线粒体损伤、炎症、细胞凋亡和DNA损伤等多种器官系统（包括呼吸系统、神经系统、内分泌系统和生殖系统）有关。为了充分了解纳米颗粒治疗对人体的药理特性和长期影响，有必要继续进行研究。
此外，从实验工作到临床的转变（the transition from benchtop to bedside）也带来了巨大的挑战。虽然临床前模型已经证明了克服血脑屏障和实现靶向递送的成功，但将其转化为临床实践仍然很复杂。这种复杂性部分源于临床前模型无法完全复制人类肿瘤的异质性，特别是在肿瘤微环境和血脑屏障特征方面。最后，纳米颗粒制造工艺的可扩展性和可重复性也构成了一个重大挑战，监管要求和与治疗技术的开发、测试和生产相关的高财务障碍加剧了这一挑战。然而，临床科学家越来越多地参与纳米治疗研究，将不可避免地加速这些创新转化为临床环境，以改善脑肿瘤患者的治疗和生存结果。
