化療是許多實體惡性腫瘤的主要治療方法,因其缺乏靶向性,會形成更適合惡性腫瘤轉移的免疫抑制性腫瘤微環境(TME)。該微環境中的腫瘤浸潤細胞毒性T淋巴細胞(CTLs)水平較低,而免疫抑制細胞如調節性T細胞(Tregs)和M2型腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)的水平較高,從而限制了化療療效。因此,選擇合適的化療藥物靶點和調節免疫微環境的雙重策略,將有效誘導機體的正向免疫應答反應,從而達到理想的治療效果。
在眾多化療方式中,以內質網(ER)為靶點的治療很有前景。眾所周知,內質網是蛋白質折疊和運輸的主要場所,參與多種細胞功能。腫瘤細胞的過度增殖導致錯誤折疊和未折疊蛋白的增加,從而引發內質網應激(ERS)。為了解決這個問題,腫瘤細胞啟動一種生存機制恢復細胞穩態,稱為未折疊蛋白反應(UPR)。IRE1α-XBP1是UPR中最保守的進化分支,調節相關基因的表達,恢復腫瘤細胞的穩態和生存。豐加霉素(Toy)是一種嘌呤核苷類似物,通過阻斷IRE1α-XBP1信號通路,使腫瘤細胞產生持續性的內質網應激,從而引起腫瘤細胞凋亡和免疫原性死亡(ICD)。值得注意的是,持續性的化療會使腫瘤細胞表面免疫檢查點配體的表達上升,從而產生免疫逃逸。免疫檢查點阻斷(ICB)療法通過使用程序性細胞死亡配體1(PD-L1)等抗體,可以重新激活T細胞,增強抗腫瘤免疫治療。
為了實現腫瘤的高效治療,需要開發集診斷和治療于一體的納米平臺。金納米粒子(Au NPs)具有較高的原子序數、X射線吸收系數和良好的生物相容性等優點,在計算機斷層掃描(CT)成像中具有巨大潛力。同時已有研究表明,含Au NPs的樹狀大分子納米材料可誘導巨噬細胞復極化為M1型,在CT成像引導下實現增強的腫瘤免疫治療。
在眾多的納米平臺中,納米凝膠(NGs)集合了納米材料和凝膠的雙重特性,具有三維網狀結構、高水合性、高收縮擴張特性等優點,因此受到研究者的關注。TME響應性(如氧化還原)納米凝膠一方面通過增強的通透和滯留效應(EPR),高效聚集在腫瘤部位,降低毒性反應;另一方面實現了化療藥物在腫瘤部位的精準釋放,減少不良反應。目前在眾多的聚合物納米材料中,第3代聚酰胺-胺(PAMAM)樹狀大分子(G3.NH2)具有高度的分支結構和豐富的表面官能團,因此可以作為合成納米凝膠的一種前體材料。
腫瘤組織豐富的細胞外基質,降低了腫瘤微環境中的血流灌注,最終阻礙藥物遞送到腫瘤細胞。超聲靶向微泡破壞(UTMD)技術利用微泡產生的瞬間空化效應增加血流灌注,使納米材料在腫瘤部位有效富集。因此,診療一體化納米平臺在UTMD技術的聯合作用下,可以進一步增強癌癥的精準監測和高效治療。
圖3.(a)不同材料處理后Pan02細胞的活力;(b)Pan02細胞在不同濃度Au/Toy@G3 NGs和Au/Toy@G3 NGs + UTMD處理6 h后,對Au NPs的吞噬情況;(c-d)不同材料處理后Pan02細胞的凋亡流式分析和定量分析;(e)內質網應激相關蛋白的Western blot實驗結果圖;(f-j)不同材料處理后Pan02細胞內相關蛋白的表達水平。
圖4.(a)Pan02經不同實驗組處理后的流式分析圖;(b)Pan02經不同實驗組處理后CRT的表達,(c)ATP的分泌,(d)HMGB-1的釋放情況分析圖;(e)Transwell示意圖;(f-g)樹突細胞的熟化情況結果分析圖。
圖6.(a)小鼠腫瘤部位CD86和CD206染色結果;(b)小鼠腫瘤部位CD4+和CD8+T細胞的分布情況;(c)小鼠腫瘤部位Tregs的表達情況;(d-f)CD4+ T、CD8+ T細胞和Tregs細胞的表達水平;(g)脾臟CD4+和CD8+ T細胞的免疫熒光染色結果分析。
簡而言之,該研究設計的Au/Toy@G3 NGs具有以下優勢:1)通過反相微乳液法形成的雜化NGs,在TME中響應性釋放Au NPs和Toy,以提高它們的生物利用度;2)Au/Toy@G3 NGs一方面可通過Toy增強的內質網應激介導腫瘤細胞凋亡和免疫原性死亡,進一步刺激樹突細胞熟化,從而激發抗腫瘤免疫反應;另一方面,Au NPs可將TAMs從M2型轉向M1型,重新調控免疫抑制TME,在增強抗腫瘤免疫治療的同時實現腫瘤CT成像;3)UTMD增強的腫瘤滲透和PD-L1抗體介導的ICB,可以實現增強的抗腫瘤化學/免疫聯合治療效果。本研究構建的響應型Au/Toy@G3 NGs在UTMD增強的組織穿透力和CT成像引導下,通過靶向腫瘤細胞和免疫細胞的化學/免疫聯合治療策略,實現了腫瘤高效診療療,為開發新型腫瘤高效治療納米藥物提供新思路。
文章鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202301759
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