肿瘤细胞或肿瘤血管内皮表面蛋白表达与正常细胞具有很大差异，目前已证实许多分子在肿瘤中特异性高表达，成为靶向治疗的靶点，发挥重要价值，但许多肿瘤表面特异性分子尚未被发现。利用噬菌体随机多肽库能够在肿瘤表面分子未知情况下，亲和筛选得到特异性结合肿瘤的多肽，为肿瘤的治疗提供新的靶点及诊断和预后的分子标志。Liu等^[6]通过噬菌体展示系统发现c[CTPSPFSHC]OH（TCP-1）靶向结合人结肠组织和结肠癌细胞HCT116，并证实TCP-1选择性结合结肠癌和肿瘤相关血管，提示TCP-1在恶性结直肠癌的诊断中有广泛的应用前景。Ma等^[7]通过对骨肉瘤细胞系UMR-106筛选获得寡肽PT6和PT7，寡肽链接聚乙二醇修饰纳米金（PGNR）能够特异结合UMR-106细胞，小鼠体内PGNR-PT6及PGNR-PT7选择性结合骨肉瘤，与随机寡肽相比，对骨肉瘤图像的对比度分别提高了170%和230%，为骨肉瘤的诊断提供了一个新的方法。Yang等^[8]发现多肽NYZL1（CSSPIGRHC）可特异结合膀胱癌细胞BIU-87，在膀胱癌组织中的荧光强度高于正常组织。Liu等^[9]通过噬菌体随机肽库十一肽筛选获得与MDA-MB-231具有较高亲和力的多肽PI（CASPSGALRSC）。Yang等^[10]体内筛选随机七肽库，获得一个特异性结合卵巢癌的七肽OSTP，其与卵巢癌细胞系A2780和小鼠体内及临床组织标本也具有特异性和高亲和力。Mandelin等^[11]发现多肽PKRGFQD和SNTRVAP靶向雄激素非依赖性前列腺癌细胞，其受体分别为α-2-巨球蛋白和相对分子质量78×10³的葡萄糖调节蛋白GRP78，它们在成骨性雄激素非依赖性前列腺癌细胞中处于高度活化状态，可能在雄激素非依赖性前列腺癌的靶向治疗中发挥重要作用。

近年来，随着噬菌体多肽库的迅速发展，多肽作为靶向分子，与抗体相比，具有免疫原性较小、价格低等优势，使其在肿瘤靶向治疗中更具吸引力。多肽链接到病毒或者非病毒载体中，能够有效提高药物或基因等的靶向性。Loi等^[12]发现靶向神经胶质瘤的特异性多肽基团链接的多西环素脂质体能够有效抑制肿瘤生长，延长生存期，为神经胶质瘤的靶向治疗提供了新的方向。Jiang等^[13]发现多肽LPLTPLP修饰的靶向性多西紫杉醇纳米颗粒可显著提高抗肿瘤疗效及药物的生物利用度。

噬菌体作为一种病毒，具有靶向特定宿主细胞的特性，其基因与表面蛋白直接关联，更容易改变表面蛋白的表达并对其进行修饰，加上噬菌体对人体安全性高，因此，与其他病毒或聚合物相比，更适用于作为纳米载体。噬菌体作为靶向载体，其靶向性分为被动靶向和主动靶向。前者主要由于噬菌体的大小处于纳米级别，较易通过渗透作用进入肿瘤等部位，不容易被内质网系统清除，在体内循环时间较长，这种渗透及滞留效应使得噬菌体在肿瘤部位的浓度明显增加。后者基于噬菌体具有很大的基因可塑性，可将靶向分子如抗体、多肽等直接表达展示在噬菌体表面蛋白，或者通过化学方法修饰噬菌体表面蛋白，提高噬菌体的靶向性。如将环RGD多肽表达在M13噬菌体表面，在人子宫颈癌HeLa细胞中噬菌体的浓度明显增加^[14]。噬菌体在感染细胞时，衣壳蛋白pⅧ蛋白锚定在细菌内膜，因此，体外pⅧ蛋白也能够自发结合在脂质体双分子层中，将特异性多肽融合在衣壳蛋白上，通过衣壳蛋白将特异性多肽与携带药物的脂质体或胶束纳米颗粒链接，不会破坏特异性多肽的完整性^[15]。Jin等^[16]在M13噬菌体表面次要蛋白和主要蛋白上分别展示胶原蛋白模拟肽及链霉亲和素结合肽，证实该重组噬菌体能够靶向人肺癌细胞系A549表面异常表达的胶原蛋白。DePorter和McNaughton^[17]在M13噬菌体表面的pⅢ和pⅨ蛋白表面分别表达具有细胞穿透力的肽及生物素受体肽，链接化疗药物，能够有效靶向结合前列腺癌细胞。Koudelka等^[18]将转铁蛋白链接在λ噬菌体外壳蛋白上，发现其能够特异性结合表达转铁蛋白受体的肿瘤细胞。此外，一些小干扰RNA（siRNA）能够在信使RNA（mRNA）水平上抑制靶基因的表达，siRNA的高特异性及低毒性使其成为潜在的抗肿瘤制剂。然而，siRNA的不稳定性使如何穿透细胞膜并在细胞中达到一定的浓度成为目前的一大挑战。Prel等^[19]在MS2噬菌体中重组HIV-1来源慢病毒RNA，能够进行有效的基因转导，从而在骨髓间充质干细胞中改变mRNA编码成骨转录因子的表达。

噬菌体表面展示技术可用于构建抗体库，尤其是单链抗体（scFv）、抗原结合片段（Fab）等抗体片段，与天然抗体相比，其相对分子质量较小、免疫原性弱、穿透力强，更易透过细胞间隙到达靶细胞，加上该技术制备抗体具有周期短、操作简便、价格低廉等优点，因此，越来越多的研究者采用噬菌体展示技术高效筛选、快速分离肿瘤特异抗体，用于肿瘤的靶向治疗。许多肿瘤表面抗原如癌胚抗原（CEA）、表皮生长因子受体（EGFR）、人表皮生长因子受体2（HER2）等均被认为是肿瘤表面的特异抗原，具有诊断、判断预后及作为肿瘤靶标等价值。Ayat等^[20]通过HER2、CEA表达阳性的乳腺癌患者的淋巴结构建两个重组噬菌体抗体库，成功获得抗HER2、CEA的人单链抗体，此外，这些抗体库包含了各种肿瘤抗原的相应抗体，能够被用来进行各种肿瘤抗原的筛选。缺氧在肝癌及其转移中经常发生，影响肿瘤的发展及对化疗药物的反应性。Liu等^[21]运用氧气正常组及缺氧组噬菌体筛选技术，获得7个特异性结合缺氧肝癌细胞的单链抗体，发现与单链抗体结合的抗原是一个有氧酵解的关键调节酶，即丙酮酸激酶的M2异构体（PKM2），免疫组织化学显示PKM2在缺氧的中分化和高分化肝癌组织及肝内胆管癌的坏死区域表达增高，同时发现在坏死明显、血管密度低及晚期肝癌或肝内胆管癌中PKM2表达显著增高，随后证实单链抗体H103能够有效被缺氧肝癌细胞内吞，提示其有望携带药物用于肝癌的靶向治疗。Romani等^[22]通过噬菌体展示技术获得抗膜蛋白claudin3单链抗体scFvH6，并与人的claudin3 IgG1 Fc段融合制备完整的人抗claudin3抗体（IgGH6），观察到IgGH6能够特异性靶向人卵巢癌细胞表面的claudin3，与其他同源性claudin无交叉反应。深入研究发现IgGH6识别的抗原位于claudin3胞外端，进一步在体内、体外均证实IgGH6可选择性靶向结合卵巢癌肿瘤细胞及肿瘤组织，提示IgGH6有望作为链接药物抗体用于肿瘤靶向治疗。Lin等^[23]通过噬菌体展示技术分离抗人滋养层细胞表面抗原2（Trop2）Fab抗体，进一步在体内、体外均证实抗Trop2抗体具有抑制乳腺癌增殖、促进凋亡、降低肿瘤迁移等作用。