研究背景

        在占地球表面积71%的蓝色海洋中，蕴藏着一类被科学界视为下一代抗癌生物材料的天然物质——海洋活性多糖。它们来自虾蟹外壳、褐藻、红藻、绿藻，无毒、可降解、生物相容性极佳，既能直接抑癌，也能做载体、做探针、做支架，全面覆盖肿瘤微环境模拟、早期诊断、化疗、基因治疗、免疫治疗、光热/光动力治疗。近期，发表在国际多糖领域顶级期刊《Carbohydrate Polymers》（IF=12.5）的综述论文，系统总结了海洋多糖在癌症诊疗中的全景应用。

Figure 1. The source, classification of marine polysaccharides and their application in cancer cell microenvironment simulation, diagnosis and therapy.

一、为什么医学界突然盯上“海洋多糖”？

        传统抗癌手段的痛点几乎人人皆知：

        手术对转移灶无能为力，难以清除微小病灶与扩散癌细胞；放化疗缺乏精准性，毒副作用大、易耐药，长期使用效果持续下降；免疫疗法获益人群有限，且易出现免疫相关不良反应，适用范围受限；纳米药物易被清除，靶向性不足，难以稳定到达肿瘤部位发挥作用。

        而海洋多糖恰好补上所有短板：

        来源天然、安全、可降解，在体内能被平稳代谢，几乎无长期毒性；结构多样、活性丰富，自带抗肿瘤、抗氧化、免疫调节等多重生物功能；易修饰成纳米粒、水凝胶、支架、膜材料，可灵活适配不同诊疗场景需求；可主动靶向肿瘤、调控免疫、逆转耐药，显著提升现有治疗方案的有效率；兼具诊断与治疗功能，实现 “诊疗一体化”，一次给药完成检测与治疗。

二、海洋来源多糖的分类

        高盐、高压、低温、低氧的深海环境，让海洋来源多糖拥有独特结构、高稳定性、强黏附性、凝胶性，成为生物医学的“天选材料”，依据它们主要分为两大类。

        动物源多糖：壳聚糖、壳寡糖（来自虾、蟹、甲壳类）。

        植物源多糖：海藻酸盐、岩藻多糖、琼脂糖、角叉菜胶、石莼多糖、海带多糖、紫菜多糖（来自褐藻、红藻、绿藻）。

Figure 2. Structure of classical marine polysaccharides.

三、动物源海洋多糖：壳聚糖与壳寡糖

        1、壳聚糖：抗癌领域的“全能材料之王”

        壳聚糖来自虾蟹壳脱乙酰化，是目前研究最深入、应用最广泛的海洋多糖。

        它的优势几乎是垄断级的：带正电，能主动结合并“抓住”带负电的肿瘤细胞，提升局部富集与细胞摄取效率；易修饰，可接靶向分子、药物、光敏剂，轻松实现多功能化与精准化改造；可形成pH响应、还原响应、温敏载体，在肿瘤微环境中智能触发药物释放；无毒、可被溶菌酶降解，降解产物安全无害，不会在体内蓄积造成负担。在癌症领域，它承担五大核心任务：

        （1）构建3D肿瘤模型，更真实模拟人体环境

        壳聚糖可做成冷冻凝胶支架、仿生蜂窝膜、多孔微球、3D打印支架等多种结构。这些结构能高度还原体内肿瘤生长的力学与微环境特征，让药物筛选结果更贴近临床真实疗效。

        （2）癌症精准诊断：比传统方法更灵敏

        修饰成电化学传感器，可高灵敏检测CEA（癌胚抗原），为术后复发监测提供可靠依据；高效捕获血液外泌体，用于癌症早筛，同时可搭载MoS₂、造影剂实现CT/光声双模态成像。

        （3）化疗增效减毒：智能释药，精准杀癌

        壳聚糖纳米载体可在肿瘤酸性环境实现pH响应释药，精准提升病灶部位药物浓度。它能大幅提高难溶药溶解度，降低阿霉素、紫杉醇、吉西他滨、5-FU 等药物毒副作用。

        （4）基因治疗的安全载体

        壳聚糖带正电，可紧紧结合DNA、siRNA、miRNA，有效保护核酸不被酶降解。它具备低毒、无免疫原性的特点，可高效提升转染效率，用于多种肿瘤的基因干预治疗。

        （5）免疫治疗+光疗：把冷肿瘤变热肿瘤

        壳聚糖可激活NK细胞、DC细胞、CD8⁺T细胞，重塑肿瘤微环境，增强整体抗肿瘤免疫。作为光热/光动力平台，近红外照射即可杀瘤，还可用于术后止血与防复发联合治疗。

Figure 3. Chitosan platforms allow controlled drug release under various stimuli.

        2、壳寡糖：更小、更溶、更强的“升级版”

        壳寡糖是壳聚糖的降解小分子产物，水溶性极好，能快速溶解并渗透到组织内部。它渗透性强，可直接抑制肿瘤增殖、诱导凋亡，同时阻断血管生成、抑制肿瘤远处转移。它还能增强免疫、提升PD-1/PD-L1疗效，并保护肝脏、减轻化疗造成的脏器损伤。

四、藻类多糖：抗癌天团，各怀绝技

        1、海藻酸盐：凝胶之王，局部抗癌利器

        来源：海带等褐藻，原料易得、提取工艺成熟，适合规模化制备与临床转化。

        特点：成胶性极强、生物相容性高、可离子交联，能快速成型为各类植入与局部给药系统。

        核心应用：可构建肝癌、胃癌3D类器官模型，为个体化用药与耐药机制研究提供理想模型。能捕获循环肿瘤细胞（CTC）用于早筛，口服给药时可保护药物不被胃酸破坏实现结肠靶向。

        2、岩藻多糖：自带导航系统的“靶向之王”

        来源：褐藻，是褐藻中活性最突出、研究热度最高的硫酸化多糖之一。

        最大亮点：天然靶向P-选择素，该受体在肿瘤细胞与肿瘤血管内皮高度表达。

        核心应用：精准靶向肺癌、胰腺癌、结直肠癌、三阴性乳腺癌等多种高表达P-选择素的恶性肿瘤。激活STING/TBK1/IRF3通路强力抑癌，并可跨越血脑屏障，为脑肿瘤治疗提供新路径。

Figure 4. The effect of fucoidan on various cancers in the body.

        3、琼脂糖：3D肿瘤培养的“金标准”

        来源：红藻，结构稳定、凝胶性能温和，是体外三维培养最常用的天然多糖材料。

        特点：热致凝胶、中性、结构稳定，不会干扰细胞正常生长与药物作用评价。

        用途：可构建肿瘤球、类器官模型，高度模拟体内肿瘤生长状态，提升药物筛选准确性。可用于液体活检捕获CTC，也可制成温敏水凝胶，用于术后局部控释与协同治疗。

        4、角叉菜胶：诱导癌细胞凋亡

        来源：红藻，硫酸化程度高，具备显著的细胞周期调控与促凋亡活性。

        作用：可诱导癌细胞周期阻滞，阻止异常增殖，并激活caspase-8、caspase-3凋亡通路。同时具备免疫调节作用，可减轻化疗导致的骨髓抑制与免疫低下。

        5、石莼多糖：选择性杀癌，不伤正常细胞

        来源：绿藻，来源广泛、安全性高，在低分子量片段下表现出优异的抗肿瘤选择性。

        亮点：低分子量片段对癌细胞毒性强，对正常细胞几乎无损伤，安全性优于许多合成药物。可调控ROS、PI3K/Akt/mTOR通路，同时具备抗氧化、抗炎作用，降低癌变发生风险。

        6、海带多糖&紫菜多糖

        海带多糖：可抑制肿瘤侵袭与转移，降低肿瘤扩散与复发风险，同时调控MAPK/AKT信号通路。能增敏化疗药物，提升常规化疗方案效果，尤其对结肠癌、乳腺癌、黑色素瘤效果明显。

        紫菜多糖：可诱导肿瘤细胞G2/M期阻滞，阻止细胞分裂与增殖，抑制肿瘤快速生长。可与光热治疗、免疫治疗联用，实现多模式协同，增强整体抗肿瘤效果。

Table 1. Summarize the charge, solubility, modification sites, primary mechanisms, key advantages, inherent limitations of all major polysaccharides

五、海洋多糖，到底能解决哪些临床难题？

        提高早期诊断率，通过外泌体捕获、液体活检、灵敏传感等方式，实现癌症更早、更准发现，可在肿瘤体积微小、症状不明显时给出提示，大幅提高根治机会；

        降低化疗毒副作用，通过靶向递送减少药物在心脏、肝肾、肠胃等正常器官的分布与蓄积，在保证疗效的同时，显著减轻呕吐、脱发、骨髓抑制等不良反应。

        逆转耐药，调控肿瘤微环境、抑制糖酵解、阻断异常信号通路，恢复肿瘤对药物的敏感性，让原本耐药的患者重新获益于化疗、靶向与免疫治疗。

        增强免疫治疗效果，激活固有免疫与适应性免疫，将“冷肿瘤”转变为“热肿瘤”，扩大获益人群。与PD-1/PD-L1联用可显著提升响应率，延缓复发与进展。

        术后防复发，通过局部水凝胶、支架、光热治疗等方式，精准清除手术残留癌细胞。在不增加全身负担的前提下，降低局部复发与远处转移概率。

        实现微创治疗，依托光热、光动力、注射凝胶等技术，实现不开刀、少痛苦、恢复快的治疗，特别适合无法手术、高龄、体弱的肿瘤患者。

六、未来趋势：海洋多糖即将进入临床爆发期

         未来3–10年，海洋多糖将在以下方向实现突破：

        1、诊疗一体化纳米药物，一次完成肿瘤成像、靶向递药与疗效监测。

        2、术后防复发植入型水凝胶，原位缓慢释药，长期抑制残留病灶。

        3、口服靶向结肠癌、胃癌制剂，保护药物通过胃酸，精准到达肠道病灶。

        4、脑肿瘤靶向递药系统，穿透血脑屏障，提升中枢药物浓度。

        5、联合PD-1/PD-L1的免疫增强剂，降低免疫药物用量，提升安全性与有效性。

        6、3D类器官芯片商业化，用于快速药敏测试，实现真正的个体化肿瘤治疗。

        原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.124771

        本文是对《The potential role of bioactive marine polysaccharides applied in the cancer diagnosis and therapy》一文的分享，版权和著作权属于杂志社与作者所有，文中内容不代表本公司观点，原文请查看文末链接。

作者：林念

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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