近年來，免疫治療逐漸興起，成為與手術(shù)、放療和化療并重的新一代腫瘤療法。然而，受到腫瘤微環(huán)境（TME）中多種免疫抑制因素的影響，單一模態(tài)的免疫療法往往無法產(chǎn)生強有力的抗腫瘤免疫反應(yīng)，治療效果有限。因此，深入挖掘腫瘤的發(fā)生發(fā)展機制，針對TME的特點，發(fā)展更為高效的聯(lián)合免疫治療方法十分重要。納米藥物遞送系統(tǒng)的快速發(fā)展為聯(lián)合免疫治療提供了諸多機遇。其中，錳基納米材料受到廣泛關(guān)注。含錳化合物，如二氧化錳（MnO2）可以對TME高含量的谷胱甘肽（GSH）、過氧化氫（H2O2）和弱酸性 pH作出響應(yīng)，產(chǎn)生Mn2+實施基于類芬頓反應(yīng)的化學(xué)動力學(xué)治療，催生腫瘤細胞免疫原性死亡（ICD），實現(xiàn)TME調(diào)節(jié)和磁共振（MR）成像。同時，Mn2+也對抗腫瘤免疫中的cGAS-STING通路具有重要激活作用，具有免疫激活劑的功能。因此，設(shè)計合適的納米藥物遞送系統(tǒng)集成Mn的多重功能，有望實現(xiàn)強效的抗腫瘤免疫治療。
近期，基于第五代聚酰胺-胺樹狀大分子，團隊構(gòu)建了一種表面修飾聚乙二醇和苯硼酸，內(nèi)部包裹MnO2納米顆粒的樹狀大分子（MnO2@G5-mPEG-PBA，簡稱MGPP），并以其為載體構(gòu)建了天然酶葡萄糖氧化酶（GOx）和STING激動劑環(huán)二核苷酸cGAMP的共遞送系統(tǒng)（圖1a）。該體系有效集成了Mn的多重功能，在進行腫瘤局部給藥后，能夠在TME中釋放出Mn2+，實施腫瘤的MR成像，并與天然酶和環(huán)二核苷酸的功能產(chǎn)生良好協(xié)同作用，通過化學(xué)動力學(xué)/饑餓/免疫治療三重激活全身性抗腫瘤免疫反應(yīng)（圖1b）。
圖1. （a）MGPP 的合成路線及負載GOx和（b）cGAMP用于聯(lián)合治療的示意圖。
研究團隊建立了小鼠雙側(cè)皮下CT26結(jié)直腸癌腫瘤模型，按圖3a所示時間線進行了抗腫瘤實驗評價。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，21天的實驗周期內(nèi)各實驗組小鼠體重緩慢增長，各組別之間無明顯差異，表明材料注射后均不存在明顯的系統(tǒng)毒性（圖3b）。通過監(jiān)測腫瘤體積變化，發(fā)現(xiàn)瘤內(nèi)注射MGPP/GOx + cGAMP能顯著抑制小鼠原發(fā)腫瘤的生長，腫瘤抑制率（TSR）高達 99.2%（圖3c）。從各組荷瘤小鼠的個體原發(fā)腫瘤生長曲線（圖3d）、遠端腫瘤生長曲線（圖3e）和治療最后一天的照片（圖3f）可以更為直觀地看出，相比于其他實驗組，經(jīng)MGPP/GOx + cGAMP 治療后，小鼠的原發(fā)和遠端腫瘤幾乎完全消退，小鼠的總體存活率大大提升，所有的小鼠存活時間均能達到120天。與此同時，團隊使用單側(cè)荷瘤小鼠模型，驗證了共遞送體系的體內(nèi)MR成像效果。對荷瘤小鼠注射與抗腫瘤實驗中相同劑量的MGPP/GOx + cGAMP后，能觀測到腫瘤部位的MR信號明顯增強（圖3g），且注射30分鐘后腫瘤部位信噪比即達到峰值（圖3h），表明共遞送體系在腫瘤部位能夠快速釋放Mn2+離子，實施MR成像監(jiān)測。
圖3.（a）小鼠雙側(cè) CT26 腫瘤建立和抗腫瘤實驗評價流程示意圖。（b）腫瘤小鼠經(jīng)不同材料處理后的 TSR、（c）體重變化、（d）原發(fā)腫瘤和（e）遠端腫瘤體積變化。（e）中插圖顯示120 天后各組小鼠的存活數(shù)量。（f）各組荷瘤小鼠在治療21天后的代表性照片，腫瘤照片中右邊為原發(fā)腫瘤，左邊為遠端腫瘤。比例尺 = 1 厘米。荷瘤小鼠腫瘤局部注射MGPP/GOx + cGAMP后不同時間點的（g）T1 MR成像偽彩圖和（h）信噪比值。
圖4. 各實驗組小鼠原發(fā)腫瘤切片的代表性（a）TUNEL、（b）H&E 和（c）CRT 染色圖片。比例尺 = 100 μm。（d）各實驗組小鼠原發(fā)腫瘤中 STING、p-STING、TBK1、p-TBK1、IRF-3 和 p-IRF3 表達水平的 Western Blot分析及（e）蛋白表達定量結(jié)果圖。各實驗組小鼠血清中（f）TNF-α、（g）IL-6 和（h）IFN-γ的ELISA檢測結(jié)果。
為驗證小鼠系統(tǒng)性抗腫瘤免疫反應(yīng)的激活，團隊進一步對各實驗組小鼠脾臟T細胞群進行了流式分析，并對小鼠腫瘤和瘤周淋巴結(jié)組織進行了免疫熒光染色。實驗結(jié)果表明，相比于其他實驗組，經(jīng)過共遞送體系局部治療后的小鼠脾臟中分布有最多的CD8+ T細胞和最少的免疫抑制型Treg細胞，原發(fā)腫瘤組織中具有顯著多的T細胞浸潤和抗腫瘤M1表型巨噬細胞分布，淋巴結(jié)中也觀測到更多的成熟樹突細胞，驗證了系統(tǒng)性抗腫瘤免疫反應(yīng)的產(chǎn)生。同時，通過體內(nèi)安全性評價，團隊發(fā)現(xiàn)該體系介導(dǎo)的腫瘤局部治療安全性好，不會過多地蓄積于主要臟器及產(chǎn)生不良影響，有望發(fā)展成為一種安全高效的免疫治療策略。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.3c08174
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