纳米平台实现的肿瘤微环境序贯重编程增强了声动力-化学动力学疗法及免疫检查点阻断在乳腺癌治疗中的疗效

《Advanced Science》：Sequential Tumor Microenvironment Reprogramming by Nanoplatform Potentiates Sonodynamic-Chemodynamic Therapy and Immune Checkpoint Blockade in Breast Cancer

本研究开发了一种模块化纳米平台MCC@TM-αP，通过级联作用和响应性治疗功能克服乳腺癌肿瘤微环境（TME）屏障。该平台整合MnO?、CaO?和Ce6，伪装成肿瘤细胞膜并连接PD-L1抗体。其机制包括CaO?缓解TME缺氧，MnO?通过Fenton反应清除GSH并增强Ce6的超声动力治疗（SDT）和化学动力治疗（CDT）协同效应，随后GSH响应性释放PD-L1抗体激活免疫应答。在动物模型中，MCC@TM-αP显著抑制原发肿瘤和转移，提升生存率，验证了多模态治疗与免疫调节的协同作用。

　　肿瘤微环境（TME）是乳腺癌治疗中一个极具挑战性的领域，其复杂的结构和动态变化严重限制了传统治疗方法的疗效。研究表明，TME中的低氧环境、高谷胱甘肽（GSH）水平以及免疫抑制性因子，构成了阻碍免疫治疗的关键障碍。为了突破这些限制，科学家们开发了一种新型的模块化纳米平台——MCC@TM-αP，通过连续的级联作用和响应性治疗功能，重新编程肿瘤微环境，从而增强乳腺癌的免疫治疗效果。

该纳米平台由锰氧化物（MnO?）、钙过氧化物（CaO?）和叶绿素e6（Ce6）组成，被封装在一种由肿瘤细胞膜伪装的纳米颗粒中，以实现同源靶向。随后，通过一种GSH响应的连接子，将PD-L1抗体（αP）结合到纳米颗粒表面，形成了最终的MCC@TM-αP纳米平台。这种双重靶向机制不仅提高了纳米颗粒在肿瘤部位的富集效率，还增强了其在体内和体外的治疗效果。

在体外实验中，MCC@TM-αP表现出显著的细胞摄取能力，且在低氧环境下能够有效产生氧气，从而缓解肿瘤的缺氧状态。同时，通过MnO?介导的类芬顿反应，纳米平台还能清除GSH，从而增强氧化应激反应，进一步放大Ce6在超声照射下的声动力治疗（SDT）效果。这些特性使得MCC@TM-αP在体外实验中对肿瘤细胞的杀伤能力远高于传统治疗手段。此外，该平台还能诱导免疫原性细胞死亡（ICD），通过释放肿瘤抗原和危险信号，激活树突状细胞（DC）的成熟，从而促进免疫系统的激活。

在体内实验中，MCC@TM-αP通过尾静脉注射进入小鼠体内，表现出优异的肿瘤富集能力。荧光成像显示，纳米颗粒在肿瘤部位的信号强度明显高于其他组织，尤其是在注射后12小时达到峰值。这种高效的靶向能力与纳米颗粒的生物相容性相结合，使得其在治疗过程中对肿瘤细胞具有显著的杀伤效果。在超声照射下，MCC@TM-αP能够诱导强烈的氧化应激反应，促进肿瘤细胞的凋亡，并显著减少肿瘤体积。与对照组相比，治疗组的小鼠表现出更高的生存率，尤其是在MCC@TM-αP联合超声治疗的组别中，所有小鼠在30天内均存活，这表明该治疗策略在抑制肿瘤转移和复发方面具有显著优势。

除了直接的肿瘤杀伤作用，MCC@TM-αP还通过重新编程免疫抑制性TME，显著增强了免疫细胞的活性。实验结果显示，治疗组的小鼠体内CD8? T细胞的浸润率显著增加，而调节性T细胞（Tregs）的比例则明显减少。这表明该纳米平台不仅能够直接攻击肿瘤细胞，还能通过激活免疫系统，促进抗肿瘤免疫反应，从而有效抑制肿瘤的转移和复发。此外，通过T?加权磁共振成像（MRI），该平台能够提供实时的肿瘤监测功能，帮助医生更准确地评估治疗效果。

在免疫反应分析中，研究团队发现，MCC@TM-αP能够有效促进树突状细胞的成熟，并通过激活CD4?和CD8? T细胞，形成一个系统性的抗肿瘤免疫应答。这种免疫应答不仅限于原发肿瘤，还能够作用于远处转移灶，如肺部和肝脏。通过清除Tregs，该平台进一步削弱了免疫抑制性微环境，为免疫治疗提供了更有利的条件。

从材料合成的角度来看，MCC@TM-αP的制备过程包括多个关键步骤。首先，通过将CaCl?溶液加入无水甲醇中，并在低温下进行反应，得到了CaO?纳米颗粒。随后，将KMnO?与牛血清白蛋白（BSA）反应，制备出BSA-MnO?纳米颗粒。接着，将Ce6和CaO?纳米颗粒与BSA-MnO?混合，并通过超声处理形成MCC纳米颗粒。最后，通过GSH响应的连接子将PD-L1抗体结合到纳米颗粒表面，从而构建出具有多重功能的MCC@TM-αP平台。

该研究的实验方法涵盖了多个方面，包括体外和体内的细胞摄取、氧化应激检测、免疫细胞分析等。在体外实验中，通过荧光显微镜和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）评估纳米颗粒的细胞摄取情况，同时利用CCK-8试剂盒检测细胞活力，以评估治疗效果。在体内实验中，通过荧光成像和MRI技术监测纳米颗粒在肿瘤部位的富集情况，并通过组织病理学分析评估治疗后的肿瘤状态。

此外，研究团队还对实验中的统计方法进行了详细说明，采用双尾t检验分析不同组别之间的差异，并根据显著性水平（p < 0.05、p < 0.01、p < 0.001）对结果进行评估。实验过程中遵循了严格的伦理规范，所有动物实验均按照《动物研究：体内实验报告指南》（ARRIVE）进行，并获得了东华大学动物保护与使用委员会的批准。

该研究的成功不仅在于其创新的纳米平台设计，还在于其对肿瘤微环境的多层次调控策略。通过结合声动力治疗、化学动力治疗和免疫检查点阻断，MCC@TM-αP实现了对肿瘤的多维度攻击。同时，其响应性释放机制使得PD-L1抗体能够在肿瘤微环境中被有效释放，从而增强免疫系统的活性。这些特性使得MCC@TM-αP在治疗过程中展现出优异的抗肿瘤效果，并为乳腺癌的免疫治疗提供了新的思路。

未来的研究方向包括进一步优化纳米平台的结构和功能，以提高其在临床应用中的安全性和有效性。同时，研究团队也提到，虽然该平台在实验中表现出良好的治疗效果，但仍需在更大动物模型和临床试验中验证其长期安全性和耐受性。此外，研究还指出，该平台具有良好的生物相容性，且对小鼠的器官没有明显的毒性作用，这为其向临床转化提供了重要的基础。

总的来说，这项研究为克服肿瘤微环境中的治疗障碍提供了创新性的解决方案，展示了模块化纳米平台在癌症治疗中的巨大潜力。通过精确调控肿瘤微环境，MCC@TM-αP不仅提高了免疫治疗的效率，还有效抑制了肿瘤的转移和复发，为乳腺癌及其他具有类似免疫抑制性微环境的癌症治疗开辟了新的途径。