《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
  Z* y) T) J7 v& S0 ?来源：奇点糕 2022-06-22 11:29/ x. [- N' B& \1 I- W! V- B
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]。: S  V2 S5 Q& w  u4 Y
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]。
' y' y4 {$ W6 K$ C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。& ]: X9 n2 M! Z: l
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]。) l9 a# y% O$ H6 x& B1 I# Q

9 }2 Y2 r' {% D' r论文首页截图
' }: i4 ]( {& h3 J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]。: `) V* A0 `  z" o0 X
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。$ V$ C+ Y% l- p) K( V
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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MUSIC策略机制示意图9 u  @% m2 `- r) Q0 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。# Y, p) A1 d8 b
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]$ Z5 Y7 z4 W( v& k" ?
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ncMB靶向到APC并将cGAMP释放到APC内
9 |) S) |: R; i6 j) O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。
) ^# q; b$ C6 |" N) w: v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。% M+ r" U. s- j3 L8 a3 K$ m  _
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。
3 m& k% x2 g4 j8 G0 O7 l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。, V, |, C" o8 [1 Q
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。: l2 b  @( k, T5 \% B3 z
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。; c! Y" C* ]3 a$ R; i
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MUSIC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: h0 I! p" H  C4 k8 X
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。* s4 r: L& u4 `& w5 a- G4 n" b) q
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。( Z5 d8 S* W, Q) Z
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MUSIC治疗策略可抑制的小鼠肿瘤生长3 i* |4 }8 u4 D7 d, v
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。
3 Z, ^5 {  Q6 x3 K$ D, `& @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。: A, |( |; ^! Z+ N8 ?- w
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。( p3 d/ X; k7 I: n9 E# R) U' w
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。9 ]! Y; G8 Z" z8 H5 b& n

+ u8 f6 ]* c" r0 F5 o肿瘤组织PD-L1的表达与干扰素-γ水平呈正相关: p, n0 O" ]5 l2 {. o
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。
, c4 P8 i6 b, H' q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%。
6 [% n, K* t/ |2 W. [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。
, r5 {" M- w: g' w# Y8 s  A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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