骨肉瘤位居青少年原发恶性骨肿瘤之首，具有复杂的异质性和异常产生的未成熟类骨基质。目前骨肉瘤的标准治疗是新辅助化疗（术前）、手术切除和辅助化疗（术后）。尽管研究人员做出了努力，但过去几十年来骨肉瘤患者的5年生存率并没有明显改善，整体预后仍较差，这表明现有的治疗策略是不够的。此外，由于非特异性药物递送，上述方法不能有效消除所有骨肉瘤细胞，尤其是对于转移性和循环性骨肉瘤细胞，这可能会促进肿瘤复发和进展。因此，迫切需要探索针对骨肉瘤的新治疗策略。

骨肉瘤组织周围有大量的免疫细胞浸润，从而形成了复杂的免疫微环境，通过创造免疫抑制微环境，使骨肉瘤细胞在骨内生长，以维持其生存和增殖。强大的免疫抑制微环境与免疫抑制相关分子的过度激活呈正相关，例如吲哚胺 2,3-双加氧酶(IDO)、程序性细胞死亡蛋白 1 (PD-1)、白细胞介素 10 (IL- 10)、转化生长因子-β (TGF-β)、血管内皮生长因子 (VEGF) 以及信号转导子和转录激活子 3 (STAT3)，由于它们由骨髓源性抑制细胞 (MDSC) 介导的免疫抑制作用，TAM和调节性T淋巴细胞( Treg )。因此，迫切需要深入了解和表征骨肉瘤免疫微环境，以利用这些免疫生物标志物开发先进的免疫疗法。

值得注意的是，与传统的肿瘤治疗相比，免疫疗法在抑制转移方面显示出一定的优势。因此，管理骨肉瘤的免疫微环境可以为了解疾病异质性和进展的多方面机制提供新的和有价值的见解。此外，鉴于纳米医学的进步，存在许多先进的纳米平台用于增强骨肉瘤免疫治疗，具有令人满意的理化特性。因此，我们可以基于纳米药物的选择，结合骨肉瘤免疫疗法的应用和进展，以提高骨肉瘤治疗的效率。

目前骨肉瘤的免疫疗法，包括肿瘤抗原疫苗、ICB策略和CAR-T疗法，已显示出令人满意的治疗效果，但肿瘤微环境的促进转移和免疫抑制性质仍然是成功治疗结果的两大障碍。总体而言，调节肿瘤的免疫微环境以克服免疫抑制并有利于抗肿瘤免疫反应可能是克服当前肿瘤治疗挑战的重要策略。越来越多的证据支持一种综合方法，可以介导抗肿瘤免疫，同时克服免疫抑制性肿瘤微环境，这将显着提高临床治疗效果。

有证据表明，人体的免疫系统可能与骨肉瘤细胞进行持续的战斗，包括三个阶段：免疫清除、平衡和逃逸。而且，免疫系统在抗肿瘤免疫的执行中发挥着重要作用。因此，利用机体的免疫力来更有效地抑制和治疗癌症已成为研究人员关注的焦点。值得注意的是，骨肉瘤治疗反应的决定因素——免疫微环境，有利于癌细胞逃避免疫监视。因此，调节免疫微环境并利用现有免疫力消除骨肉瘤细胞的治疗渐被认为是具有巨大应用前景的新选择。与传统的干预策略（包括手术切除和化疗）相比，免疫疗法在有效的抗骨肉瘤作用以及抑制转移和复发方面显示出优势，在抑制晚期骨肉瘤方面也显示出令人满意的疗效。

随着免疫学和生物技术的快速发展，纳米粒子在增强癌症免疫治疗方面显示出了巨大的前景。一方面，纳米颗粒可以通过位点特异性药物递送，有效改善癌症治疗中的药代动力学参数并减少治疗药物或显像剂的副作用。另一方面，它们还可以靶向免疫细胞和器官来调节免疫微环境，从而增强肿瘤免疫治疗。因此，多功能纳米平台，包括仿生纳米颗粒、无机纳米材料和有机纳米材料，已被用来有效调节免疫微环境。重要的是，一些基于免疫调节的纳米平台在骨肉瘤的临床前研究中取得了令人满意的治疗效果。

因此，管理骨肉瘤免疫微环境和使用纳米药物增强免疫治疗作为个性化治疗方案受到广泛关注。此外，纳米药物在激活免疫反应和逆转免疫抑制微环境方面的益处在骨肉瘤免疫治疗中显示出巨大潜力。骨肉瘤免疫治疗未来将是挑战和机遇共存。

虽然此类免疫治疗方法有很多优点，但也存在一些缺点，包括成本极高、免疫反应个体差异显着、体内药代动力学特征较差、全身给药的不良反应较大等，这些都需要克服。因此，上述方法也存在局限性。首先，骨肉瘤的免疫微环境是复杂的、动态的，并且随着疾病类型、持续时间以及不同个体的不同而变化。目前关于免疫微环境成分在骨肉瘤中的作用的知识是基于对其他癌症的类似研究而形成的，尽管结果可能既不明确又具有疾病特异性。大部分研究仍处于临床前阶段，转化医学和基于纳米技术的药物输送系统的证据不足。此外，抗肿瘤免疫影响整个身体，免疫相关治疗需要既具有生物相容性又有效。如果使用不当，此类治疗还可能导致新的严重副作用；因此，必须认真考虑这些治疗药物的副作用。由于强烈的基因组异质性，靶向免疫治疗几十年来并未有效改善总体生存率。诊断时可评估的新型预后标志物对于识别骨肉瘤亚型至关重要。临床试验的重点现已转向系列II 期研究，以评估新药在复发性和难治性疾病中的活性。深入分析揭示了患者之间深刻的基因组不稳定性和异质性，TP53畸变几乎普遍存在。基因组的复杂性可能支持免疫疗法的作用。特征基因表达分类器可用于在初诊时或术后阶段区分不同类别的患者，有助于指导免疫治疗策略的制定和修改。

纳米材料和生产技术不断进步，为有效控制特异性免疫反应、增强骨肉瘤免疫治疗提供了巨大机遇。然而，基于纳米技术的骨肉瘤免疫治疗策略仍在开发中，但显然具有巨大的潜力。因此，应探索考虑免疫成分的骨肉瘤多变量诊断模型和分级系统，以促进骨肉瘤的准确治疗和诊断。需要开发比现有治疗方案更有效且安全的新方法，免疫疗法应与其他治疗方式相结合，并且需要寻求更便宜和更有效的生产工艺，以实现有效的骨肉瘤治疗。此外，需要更特异的生物标志物来识别免疫和非免疫细胞，识别免疫微环境成分之间的相互作用，探索更合适的治疗靶点，并整合多学科知识和多技术支持。合理修饰纳米粒子的理化性质可能能够克服免疫逃逸，抑制肿瘤细胞增殖和肿瘤进展，增强细胞靶向性和药物在肿瘤中的积累，并控制药物释放。特别是纳米颗粒的粒径和特定表面特征是免疫调节剂特异性递送以有效靶向肿瘤微环境时需要考虑的特殊因素。尺寸为100 nm的纳米粒子可以从血管和靶肿瘤中渗出，在细胞外空间的有限范围内扩散。然而，大量的异种移植模型证实，10-100 nm纳米粒子进入血液循环系统后很容易到达并积聚在肿瘤组织中。值得注意的是，具有合适粒径和轻微正电荷或负电荷的纳米颗粒具有排斥作用，可以减少网状内皮系统的吞噬作用和清除作用。因此，控制表面电荷和空间稳定性可以最大限度地减少纳米平台的非特异性相互作用，并防止纳米平台在非目标位点的损失。

目前对骨转移发病机制的研究越来越多，包括骨转移的形成机制和局部骨破坏的发病机制。这些科学研究为阐明疾病的病理生理和临床治疗提供了重要参考。从病理生理学角度看，骨转移是一种综合性疾病。肿瘤细胞、成骨细胞/破骨细胞、免疫细胞等成分均在发病过程中发挥重要作用。从肿瘤细胞、成骨细胞/破骨细胞、免疫细胞、细胞因子等可能的角度探讨骨转移的发生和发展。

转移性肿瘤细胞是骨转移的主要参与者之一。本质上，骨转移的发生是恶性肿瘤细胞离开原发灶扩散到骨并在骨微环境中存活的协调过程。恶性肿瘤的转移通常包括肿瘤细胞离开原发部位，进入血液循环和异位定植。特别是对于骨转移，在临床可检测到的转移发生之前，循环肿瘤细胞在骨髓的正常血管中存在并休眠。随着时间的推移，它们增殖并调节骨吸收(破骨细胞)和骨形成(成骨细胞)细胞的功能，导致骨转移的发展。肿瘤细胞在某些条件下更容易转移。例如，肿瘤有基因突变、上皮间质转化和代谢变化。恶性肿瘤细胞的基因突变在骨转移中起关键作用。在Huang等人关于肺癌骨转移机制的研究中，在原发病灶和转移病灶中分别检测到425和422个基因组改变。原发性肺腺癌与匹配的骨转移瘤在肿瘤突变负荷上存在显著差异。提示肿瘤突变负荷可能在肺癌骨转移中起作用。Arnold等人在研究中提到骨转移部位的体细胞突变数量比原发或软组织转移部位的体细胞突变数量有统计学意义。Bartels等人通过研究得出结论，ESR1突变与雌激素受体表达和高增殖活性相关，并影响部分雌激素受体阳性乳腺癌的骨转移。然而，目前关于基因突变对骨转移发生影响的研究多体现在流行病学数据统计的研究层面，对其机制的深入研究较少。在未来，相关的研究还需要进一步深入。除了一些已报道的基因突变外，肿瘤细胞的上皮间充质转化(epithelial mesenchymal transformation, EMT)也可能是促进骨转移发生的重要因素。EMT是上皮细胞向间充质细胞分化转化的过程，被认为与肿瘤进展包括肿瘤转移有关。一些关于上皮间充质转化与骨转移之间关系的研究已经发表。Liu等人在研究中指出Notch3与EMT相关，在NSCLC骨转移中过表达，抑制Notch3表达可降低体外NSCLC细胞的侵袭能力。上皮间充质转化也可能与乳腺癌和前列腺癌等恶性肿瘤的转移有关。Horas等人证实，人乳腺癌细胞中维生素D受体(VDR)的缺乏可以促进EMT和癌细胞的扩散。在骨转移的发病机制研究中，EMT经常被提及。因此，EMT可以作为未来骨转移治疗研究的关键突破口。此外，肿瘤细胞的代谢变化也被认为是肿瘤转移发生的关键因素。研究表明，不同的肿瘤干细胞适应器官转移的独特代谢特征。Thysell等人分析了前列腺癌骨转移的代谢，发现了可能与前列腺癌转移相关的代谢物，如胆固醇。除了上述机制外，近年来提出的新概念癌干细胞(cancer stem cells, CSCs)也被认为与肿瘤骨转移密切相关。根据现有的研究，我们认为在恶性肿瘤骨转移中，肿瘤细胞通常应与原发部位相比发生改变。这种变化可能是在遗传水平，在代谢水平，或在细胞表型水平。然而，骨转移在不同恶性肿瘤中的具体变化可能不同，因此需要进行针对性的研究。目前，对突变基因或代谢功能改变的研究还相对缺乏。在相关流行病学资料揭示后，需要开展更多的机制研究，以确定骨转移的靶点并设计相应的干预措施。

成骨细胞/破骨细胞在骨转移中的作用已经被研究了很长时间，许多药物正在逐步完成临床试验。在骨转移的发生发展过程中，许多病理变化与成骨细胞和破骨细胞的异常调控有关。成骨细胞的抑制和破骨细胞的异常活化往往是溶骨转移的关键机制。成骨细胞和破骨细胞是骨转移中骨破坏的直接“执行者”，其调控可能与多种细胞和因子有关，如肿瘤细胞、免疫细胞和炎症因子等。对于成骨细胞和破骨细胞本身，Wnt/b-catenin通路、RANKRANKL通路等与成骨/破骨过程密切相关的通路是研究的重点。Wnt信号通路可能在恶性肿瘤骨转移中发挥重要作用。Dai等研究表明，前列腺癌可通过经典和非经典Wnt信号通路促进成骨细胞分化，刺激bmp依赖型和bmp非依赖型成骨细胞分化。然而，有一些不同的研究。Aufderklamm等人发现，Wnt通路抑制剂DKK-1介导的成骨细胞抑制有助于前列腺癌的进展。RANK/RANKL信号通路在骨转移中也受到关注。该途径主要影响骨转移灶局部微环境中破骨细胞的功能。有研究表明，RANK/RANKL信号通路参与去势不敏感前列腺癌。RANKL抑制剂Denosumab可以预防SREs。有趣的是，RANKL将骨与免疫系统连接起来，而RANK-RANKL是破骨细胞发育、淋巴结发育、骨代谢和T细胞/树突状细胞通讯的调节剂。这表明RANK/RANKL信号通路的调控不仅影响破骨细胞。除了上述常见的途径外，其他因素对成骨细胞/破骨细胞的影响也得到了广泛的研究。例如，成骨细胞可能受到癌细胞的负调控并出现凋亡。在未来，一些更详细的细胞相互作用对骨转移中的成骨细胞/破骨细胞的研究应该进一步深入，例如，骨转移肿瘤细胞产生的外泌体对成骨细胞/破骨细胞的调控。RANK/RANKL通路和Wnt/b-catenin通路均为下游信号通路。在骨转移癌中，哪种信号通路的改变可能引发上述下游通路的改变是一个更有价值的研究方向。

与细胞不同，细胞因子是一类调节细胞功能的小分子，具有广泛的作用。常见的细胞因子包括白细胞介素(IL)、肿瘤坏死因子(TNF)等。在过去的几十年里，细胞因子和细胞因子受体作为癌症治疗的靶点被广泛研究。在转移性肿瘤的发病过程中，细胞因子可能由肿瘤细胞和免疫细胞分泌，作用靶点可能包括肿瘤细胞、免疫细胞、成骨细胞/破骨细胞等。白细胞介素有多种类型，与炎症、肿瘤生长等密切相关。目前，对骨转移瘤进行了一定的研究。Claudia等人在他们的综述中报道IL-1B在炎症过程中很重要，并影响乳腺癌骨转移的生长。IL-6过表达也与骨转移有关。破骨细胞也产生白介素来调节肿瘤细胞。He等人的研究表明，肺癌细胞诱导破骨细胞分泌IL-19作用于肿瘤细胞表面的il - 20rb，从而促进肺癌细胞的增殖和骨转移。肿瘤坏死因子在骨转移的发生发展中也起着重要作用。Hamaguchi等人发现，在乳腺癌模型中，抑制TNF-a在减少或预防骨转移方面具有新的作用。干扰素在骨转移中的研究较少。趋化因子是细胞分泌的一类细胞因子，可以诱导附近细胞的定向迁移。趋化因子在转移性肿瘤中发挥重要作用，因为它们对细胞迁移、定植等过程具有重要影响。趋化因子/趋化因子受体CXCL12/CXCR4通路和CCR3/CCL7通路可作为骨转移过程中的介质，并可能影响肿瘤细胞在骨中的定植。根据目前的研究，白细胞介素家族和趋化因子家族相关通路可能在骨转移的影响中相对重要。

除了常见的细胞因子外，一些酶还可以通过影响免疫和骨形成来促进骨转移的疾病进展。基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinases, MMPs)是一类含锌的酶，能分解细胞外基质。由于MMPs与骨基质的合成和成骨细胞/破骨细胞的调控密切相关，因此我们认为MMPs可能促进骨转移的发生。Pego等人在综述中提到MMPs，尤其是MMP-9在前列腺癌骨转移中发挥重要作用。MMP-9在其他骨转移的发生和发展中也很重要，如乳腺癌骨转移，可能是骨转移的治疗靶点。此外，MMP-13等MMPs也在促进恶性肿瘤骨转移中发挥作用。除了MMPs，环氧合酶-2 (COX-2)在骨转移中的作用也越来越受到关注。COX-2是合成前列腺素E2 (PGE2)的关键限速酶，与炎症、肿瘤生长、血管生成等方面密切相关。研究表明，COX-2可以增加破骨细胞的比例，是乳腺癌骨转移的关键基因之一。Karavitis等人提到COX-2和PGE2可以通过影响免疫调节骨转移。此外，吲哚胺2,3 -双加氧酶1(IDO1)等酶也被发现与骨转移有关。未来，通过RNA测序和蛋白质组学可以发现更多具有促进肿瘤骨转移潜在功能的酶。酶作为一种特殊的催化剂，往往对应着底物和产物的某些特性，以及相关的化学反应，这可能为骨转移的靶向治疗提供条件。

人体内的免疫细胞包括特异性免疫细胞和非特异性免疫细胞。特异性免疫细胞包括T细胞、B细胞等，其作用机制往往具有高度特异性。非特异性免疫细胞包括单核/巨噬细胞、树突状细胞等，它们通常具有低特异性，在某些情况下负责辅助特异性免疫细胞。在癌症患者中，人们普遍认为局部免疫在促进肿瘤的发生、发展和转移中发挥着潜在的作用。相关的免疫细胞可能会“迁移”到肿瘤组织并“保护”它。有趣的是，骨骼实际上是人体中一种重要的免疫器官，因为骨髓是白细胞产生的重要部位。所以必须有一个特殊的环境来抑制免疫激活。骨髓与转移性肿瘤之间的关系较早开始研究，许多细胞被发现与免疫抑制有关，如髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)和间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSCs)。然而，与免疫微环境相关的机制尚不清楚。例如，对于Irf7通路，已有研究表明其在乳腺癌和前列腺癌骨转移中的作用似乎是抑制性的。不同原发病灶的骨转移瘤的免疫抑制机制需要独立研究。调节性T细胞(Tregs)在特异性免疫中发挥重要作用。         

CD4+CD25+ treg是骨髓中重要的T细胞群，可能与免疫抑制高度相关。Tan等人的研究表明RANKL-RANK通路可能影响Tregs的含量，从而影响局部免疫。Tregs可以分泌IL-10、TGF-b和IL-35等抗炎细胞因子，并作用于CD8+T细胞，实现免疫抑制。这些相关的细胞因子可能在骨转移的循环肿瘤细胞休眠或转移部位的肿瘤细胞增殖中发挥关键作用。CD8+T细胞也受未成熟骨髓细胞和成骨细胞的调节。在非特异性免疫中，巨噬细胞，尤其是肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages, tam)对转移性肿瘤的发病有很大影响。巨噬细胞种类繁多，在不同的情况下会分化为不同的亚型，主要包括M1型和M2型。它们对肿瘤细胞的主要作用几乎相反，m1型巨噬细胞对肿瘤常表现出杀伤作用，而m2型巨噬细胞对肿瘤常表现出促进作用。恶性肿瘤中的tam通常表现为m2样外观。巨噬细胞常受细胞因子等因素的调控，可能促进骨转移的发生。在未来的研究中，我们认为在骨转移的免疫调控方面，如何正确发现促进肿瘤骨转移的免疫细胞，使其失功能、凋亡或转化为正常免疫细胞是研究的关键。

从以上描述可以看出，骨转移的发病机制是非常复杂的。不同类型的细胞作为骨转移的主要功能，广泛受到免疫、代谢和肿瘤微环境的影响。近年来，一些结缔组织细胞在骨转移中的作用，如成纤维细胞和内皮细胞。与巨噬细胞类似，恶性肿瘤组织中的成纤维细胞被称为癌症相关成纤维细胞(CAFs)，它们通常表现出潜在的促肿瘤作用。CAFs可能促进肿瘤转移。Li等在研究中提到，CAFs通过影响肿瘤微环境等方面在乳腺癌细胞骨转移中发挥关键作用。Mukaida等人充分描述了CAFs对肿瘤骨转移的可能影响，包括通过CAFs分泌细胞因子对肿瘤细胞和免疫细胞的作用。除了CAFs，内皮细胞在转移中的作用也被强调。Zhang等人指出骨源性内皮细胞(bone-derived endothelial cells, BDECs)在骨转移的发病机制中可能参与了病理性骨溶解。Wang等人提出肿瘤细胞-椎体骨髓内皮细胞相互作用促进NSCLC的脊柱转移。事实上，无论是恶性肿瘤的原发病灶还是骨转移灶的转移灶，肿瘤细胞都只是肿瘤的一部分，非肿瘤细胞对骨转移灶发生发展的影响都应引起更多的重视。这些细胞的调控可能对降低骨转移的发生率、延缓骨转移的发生时间、减轻骨转移的症状具有积极意义。