《自然·纳米技术》：超声“泡打”癌细胞，激活机体免疫，增强免疫治疗

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《自然·纳米技术》：超声“泡打”癌细胞，激活机体免疫，增强免疫治疗# G# t8 r* {9 ]$ [$ M7 t
来源：奇点糕 2022-06-22 11:298 {' u4 M) ~7 m% c7 j
免疫检查点抑制剂为许多肿瘤的治疗，如黑色素瘤、非小细胞肺癌和肾癌等，带来了巨大的变革。然而，能从免疫检查点抑制剂治疗中获益的患者仍占少数[1]。
7 n3 d+ f  [7 Q1 D  t& n4 }免疫检查点抑制剂为许多肿瘤的治疗，如黑色素瘤、非小细胞肺癌和肾癌等，带来了巨大的变革。然而，能从免疫检查点抑制剂治疗中获益的患者仍占少数[1]。因此，开发一种更有效的免疫治疗策略一直是临床中研究的热点与重点[2]。
$ s! R8 S9 @: p& ?2 g  ^% G来自MD安德森癌症中心的Wen Jiang教授团队与西南医学中心的Jacques Lux 教授团队，联手开发了一种微泡辅助、超声引导的癌症免疫（MUSIC）治疗策略，可有效激活机体免疫，并提高免疫检查点抑制剂的治疗效果。
3 B) ?( }& O5 }! D  `( ?% R他们发现，与单独使用免疫检查点抑制剂治疗相比，MUSIC策略与免疫检查点抑制剂联用使小鼠的中位生存时间增加了76%，该研究结果于近日发表在《自然·纳米技术》杂志上[3]。
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9 W: n. _& W# V% j论文首页截图
# _$ y0 h9 M1 Z2 q1 \胞内的天然免疫感受器环状GMP-AMP合酶-干扰素基因刺激因子（cGAS-STING）信号通路，是通过抗原提呈细胞（APC）启动适应性抗肿瘤免疫的关键途径，该通路的激活可刺激I型干扰素反应，进而活化肿瘤特异性细胞毒性T细胞[4]。* I' Z* \3 e: U; O1 H- |
然而，cGAS-STING通路的天然激动剂，如环状GMP-AMP（cGAMP），难以进入胞内、血清稳定性差、低特异性和组织清除速率高[5]，且cGAS-STING通路的非特异性激活可引起广泛的炎症反应[6]，这些因素都阻碍其进行临床转化。
9 H8 y3 C( o3 g0 ~为了能使cGAMP更有效地靶向激活APC内的cGAS-STING通路，Wen Jiang教授团队与Jacques Lux 教授团队将携带有cGAMP的纳米复合体，连接到靶向（抗CD11b）APC的微泡上（ncMB），在超声的介导下，与APC结合的微泡发生振荡，在细胞膜上产生瞬时孔道[7]，从而能够将cGAMP输送到APC胞浆中，进而激活cGAS-STING通路和下游的炎症反应，活化肿瘤特异性T细胞。
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% C' H% y0 y2 U4 ?* k! uMUSIC策略机制示意图
1 j6 H5 O; t( S. M- q为了验证了ncMB靶向到APC及将cGAMP释放到APC内的能力，研究人员将ncMB加入到THP-1巨噬细胞（CD11b+）或EO771乳腺癌细胞（CD11b-）中，结果发现ncMB可与THP-1巨噬细胞形成丰富的细胞-ncMB复合体，而与EO771细胞共孵育后未见细胞-ncMB复合体。) K  `& i2 b4 |1 ?  A! y
在使用频率为1 MHz的超声对与ncMB共孵育的小鼠骨髓来源的巨噬细胞进行处理后，巨噬细胞内的cGAMP浓度比与游离cGAMP共孵育的巨噬细胞增加约4倍，且使用MUSIC治疗策略（ncMB+超声）并不会对细胞的存活产生显著影响。[img=415,607]blob:http://www.stemcell8.cn/0d435cc2-30de-49cd-9a44-d974abc33d45[/img]
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ncMB靶向到APC并将cGAMP释放到APC内& ^! {; r) ^8 A" D
紧接着，研究人员验证了MUSIC治疗策略是否可激活cGAS-STING及其下游I型干扰素信号通路。9 N7 x/ }7 D' Z/ b1 J. G- Z! x
实验结果显示，采用MUSIC治疗策略对巨噬细胞和树突状细胞进行干预后，细胞内STING及干扰素调节因子3（IRF3）磷酸化显著增加，且磷酸化IRF3入核明显增加，同时STING下游的另一通路NF-κB也被明显激活。. I0 `$ Z$ p1 Z& B
这些结果都表明，MUSIC治疗策略可显著激活cGAS-STING及其下游I型干扰素信号通路。5 I6 m2 r+ @% g4 p
此外，被MUSIC治疗策略激活cGAS-STING通路的巨噬细胞和树突状细胞，还可显著增强CD8+T细胞和CD4+T细胞的增殖能力。
4 \- L$ G/ W6 b6 ~在体外验证了MUSIC治疗策略可有效激活APC内cGAS-STING通路，进而激活抗肿瘤免疫反应后，研究人员开始在体内验证MUSIC治疗策略的抗肿瘤效果。6 r& B0 G) r0 d0 R; i, [% ?! [
体内研究结果显示，MUSIC治疗策略同样能特异性地在APC内激活cGAS-STING通路，且肿瘤内CD8+T细胞和CD4+T细胞数目明显增加。
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" s; w0 c& G; V# ~9 ZMUSIC治疗策略在体内可特异性地在APC内激活cGAS-STING通路，且肿瘤内CD8+T细胞和CD4+T细胞数目明显增加
- |. i% k+ Z5 h2 W他们还观察到与对照组相比，使用MUSIC治疗策略（每隔1天进行3次治疗）进行干预的小鼠乳腺癌肿瘤生长受到明显抑制，其生存时间也明显更长。在10只接受MUSIC治疗的小鼠中，有6只观察到肿瘤完全消失。# [0 {% c0 M; x0 X: B0 u
而在STING敲除（STING-/-）的小鼠中没有观察到MUSIC策略的抗肿瘤效果。值得注意的是，这些接受MUSIC策略治疗且肿瘤完全消失的小鼠再次接种肿瘤细胞后，无法成瘤，这表明MUSIC治疗策略还可使机体产生抗肿瘤免疫记忆反应。
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# Y; E' @' O- vMUSIC治疗策略可抑制的小鼠肿瘤生长
  ^& }& ]' x8 ~" _3 V% d: O研究人员使用流式细胞仪对肿瘤组织样本进行分析后发现，MUSIC策略治疗后CD44HighCD62LLow效应记忆和CD44HighCD62LHigh中央记忆细胞的数量增加。
' y' [: l; E6 Z' R6 o此外，将肿瘤细胞与接受MUSIC治疗后的荷瘤小鼠的脾脏中收集到的T细胞共培养时，研究人员观察到了明显的干扰素-γ反应，再次证实了MUSIC治疗策略可使机体产生免疫记忆。
( U; B2 f& G: f3 r由于干扰素-γ可诱导免疫检查点PD-L1等的表达[8]，研究人员检测了T细胞和肿瘤细胞上PD-1和PD-L1的表达水平。$ A- |" B, u$ b* V
他们发现，在MUSIC治疗策略组中，超过95%的肿瘤内CD8+T细胞表达PD-1，肿瘤组织PD-L1的表达也与干扰素-γ水平呈正相关。这提示MUSIC治疗策略与免疫检查点抑制剂联用或可进一步增强抗肿瘤效果。/ X! S# x" o. ^4 y' R
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肿瘤组织PD-L1的表达与干扰素-γ水平呈正相关
9 g7 [1 P9 ^* T研究人员在自发转移性三阴性4T1乳腺癌荷瘤小鼠身上开展了联合治疗实验。, e1 N' ?# c' @
他们发现，与单独使用任何一种治疗方法相比，MUSIC治疗策略联合PD-1抑制剂不仅显示出更强的原发肿瘤抑制效果，还极大地减缓了肿瘤转移（肺部转移显著减少）。相比于单独使用PD-1抑制剂治疗，联合治疗组小鼠的中位生存时间增加了76%。/ H: `, v! N! U3 J$ @) E
与单独使用任何一种治疗方法相比，MUSIC治疗策略联合PD-1抑制剂显示出更强的原发肿瘤抑制效果，且极大地减缓了肿瘤转移。- w9 \  u( u0 p
总的来说，研究人员设计的这个MUSIC治疗策略，结合了材料学、声学、免疫疗法等最新研究，可靶向激活APC内cGAS-STING通路，激活抗肿瘤免疫，并可与免疫检查点抑制剂联用，提高检查点抑制剂的治疗效果，拥有极高的临床转化价值与潜力。
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