武汉大学张先正/陈巍海ACS Nano：免疫刺激凝胶重塑肿瘤微环境增强巨噬细胞吞噬作用

巨噬细胞介导的吞噬作用被证明是抗肿瘤免疫过程中有效清除多种恶性肿瘤的主要机制。然而，肿瘤细胞广泛表达一些传递“别吃我”的抗吞噬信号，例如整合素相关蛋白（CD47），从而直接抑制巨噬细胞活性帮助肿瘤细胞逃避吞噬作用。在临床研究中，阻断CD47-SIRP-α信号的相互作用已被作为一种肿瘤免疫治疗的有效治疗靶点。此外，濒死肿瘤细胞表面暴露的内质网相关分子伴侣-钙网蛋白（CRT）是一个发出“吃我”的促吞噬信号，然而CD47的表达似乎抵消了CRT介导的吞噬作用。因此，在不使用抗体阻断剂的情况下，平衡肿瘤细胞表面的促吞噬/抗吞噬信号---既阻断“别吃我”信号，又激活“吃我”信号，且改善肿瘤微环境成为一种有效的肿瘤免疫治疗策略。

基于此，武汉大学张先正和陈巍海教授团队工程化了一种能够重塑肿瘤微环境且增强巨噬细胞吞噬作用的免疫刺激凝胶系统（TCCaGM）。相关工作以“Immunostimulant Hydrogel-Guided Tumor Microenvironment Reprogramming to Efficiently Potentiate Macrophage-Mediated Cellular Phagocytosis for Systemic Cancer Immunotherapy”题发表在《ACS Nano》上。

【文章要点】

在这项研究中，TCCaGM凝胶局部注射后可以作为药物储存库，持续性释放衣霉素（Tuni）触发肿瘤细胞发生内质网应激刺激细胞表面“吃我”信号CRT的暴露，且释放过氧化酶（CAT）持续催化内源性H2O2产生大量的O2有效下调“别吃我”信号CD47的表达，同时释放GM-CSF有效招募并激活DC细胞，增加吞噬作用扩大抗肿瘤免疫响应。另外，TCCaGM凝胶能够有效中和肿瘤微环境的酸性和缓解肿瘤乏氧重塑免疫抑制微环境，从而进一步增强肿瘤杀伤免疫应答。总之，这种治疗策略可以有效增强全身抗肿瘤免疫反应和长期免疫应答抑制局部、术后以及转移肿瘤的生长（图1）。

图1. 工程化凝胶系统的制备及其重塑肿瘤微环境增强抗肿瘤免疫治疗响应的示意图。

将生物相容性的CaCO3作为改善肿瘤微环境酸性条件的质子清除剂引入经典的W/O/W双乳液策略中，以辅助PLGA同时包封内质网应激引发剂衣霉素（Tuni）和过氧化氢酶（CAT），制备纳米粒子TCCaN。随后，又将TCCaN和GM-CSF同时加载到Pluronic F-127和透明质酸（HA）的温度敏感水凝胶中，形成最终的热敏水凝胶，即TCCaGM。其中，在CaCO3的辅助下同时包封Tuni和CAT，显著提高了药物包封率。同时，TCCaGM凝胶的流变性能表明凝胶能够随温度的改变发生凝胶化，且生物多糖透明质酸（HA）的引入也提高水凝胶的机械强度和凝胶稳定性。此外，TCCaGM凝胶系统依然具有良好的酸性中和能力和产氧性能（图2）。

图2 TCCaGM性能测试与表征

体内研究结果表明TCCaGM对荷瘤小鼠的肿瘤生长展示出最佳的抗肿瘤治疗效果，显著延长其存活时间。同时，经过凝胶处理后，CD11c+CD80+CD86+ DCs的成熟率最高，达到30.6%。此外，肿瘤组织中浸润的CD4+ T细胞，CD8+ T细胞CD3+CD8+IFN-γ+ T细胞，M1型巨噬细胞（M1-TAM）的比例显著性升高，而髓源性抑制细胞（MDSCs，CD45+CD11b+Gr-1+），调节性T细胞（Treg，CD3+CD4+Foxp3+），免疫抑制性M2型巨噬细胞（M2-TAM）的比例显著减少，这充分地证明TCCaGM也能够在体内调控促/抗吞噬信号的表达，并逆转免疫抑制肿瘤微环境，从而增强杀伤肿瘤的免疫应答反应（图3）。

图3 TCCaGM重塑肿瘤微环境增强抗肿瘤免疫应答

值得注意的是，单独使用αPD-1对近端肿瘤和远端肿瘤生长的抑制效率都相对较低，表明单纯采用免疫检查点阻断治疗存在一定的耐性和局限性。相反，TCCaGM协同αPD-1治疗表现出更加优异的肿瘤生长抑制效率，并彻底根除部分近端和远端肿瘤。此外，免疫学分析表明，TCCaGM+αPD-1治疗能够有效启动全身性抗肿瘤免疫反应并产生免疫记忆效应（图4）。此外，协同αPD-1，TCCaGM凝胶系统也有效的抑制了肿瘤的转移和复发。

图4 TCCaGM增敏免疫检查点疗法

【全文总结】

总之，该研究合理设计了一种TCCaGM温敏性凝胶系统用来调控肿瘤细胞促/抗吞噬信号以及重塑肿瘤免疫抑制微环境。该TCCaGM凝胶系统能够有效缓解肿瘤乏氧、中和肿瘤酸性以及逆转免疫抑制性肿瘤微环境，其中包括促进TAMs极化，增加CD4+ T细胞和CD8+ T细胞肿瘤组织内浸润，减少肿瘤组织内免疫抑制细胞MDSCs和Tregs浸润，从而进一步增强肿瘤杀伤免疫响应。进一步联合免疫检查点阻断治疗后，TCCaGM凝胶成功激活全身抗肿瘤免疫反应和长期免疫记忆效应，有效抑制近端肿瘤、远端肿瘤的生长、以及肿瘤的转移和复发，显著延长小鼠生存时间。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c05093

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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