通过靶向抑制NAT10重新编程肿瘤相关巨噬细胞以增强结直肠癌免疫疗法的效果

《Advanced Science》：Reprogramming Tumor-Associated Macrophages via Targeted NAT10 Inhibition to Enhance Colorectal Cancer Immunotherapy

超声响应纳米机器人 Sono@NAT10 通过靶向巨噬细胞中的 NAT10 相分离体，抑制 SRSF2 乙酰化并激活 HDAC10，促进 M2 巨噬细胞向 M1 型极化，显著抑制结直肠癌生长并增强生存率，与抗 PD-1 抗体联用效果更佳。

　　### 某种新型免疫治疗策略：Sono@NAT10纳米机器人

在现代医学领域，癌症的治疗一直是一个充满挑战的研究方向。其中，结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）作为全球发病率和死亡率均较高的恶性肿瘤之一，其治疗手段仍存在诸多局限。传统的治疗方法，如手术切除、化疗和放疗，虽然在一定程度上可以控制病情，但对于晚期或复发性CRC的治疗效果有限，且往往伴随着较大的副作用和较低的患者生存率。因此，寻找新的、有效的治疗策略成为当前研究的重点。

近年来，免疫疗法在癌症治疗中展现出巨大的潜力，特别是通过调控免疫检查点来增强机体免疫系统对肿瘤的识别和攻击能力。然而，免疫治疗仍然面临一些关键挑战，例如免疫耐受、免疫逃逸以及对治疗反应不一等问题，这些因素限制了其临床应用效果。为了解决这些问题，研究者们开始探索更加精准和高效的免疫调控方法，其中包括利用纳米技术来靶向调控特定细胞的免疫功能。

本研究提出了一种创新性的纳米机器人——Sono@NAT10，它通过靶向调控NAT10蛋白在巨噬细胞中的相分离现象，进而改变巨噬细胞的极化状态，从而增强CRC的免疫治疗效果。这种纳米机器人由金属有机框架（Metal-Organic Framework, MOF）结构包裹，模拟了巨噬细胞膜的特性，从而提高了其在体内的生物相容性和靶向效率。同时，该纳米机器人在超声波刺激下可以释放封装的siRNA，从而实现对NAT10的靶向抑制。

### 纳米机器人的构建与特性分析

Sono@NAT10的构建过程涉及多个关键步骤。首先，通过Zn2?和2-甲基咪唑构建了MOF结构，该结构能够有效封装siRNA并保护其免受降解。随后，通过铜离子的修饰进一步提升了MOF的催化活性，并在其表面包覆了Ce6（一种超声敏感剂），使其在超声波刺激下能够快速释放siRNA。最后，将巨噬细胞膜用于包裹该纳米结构，从而赋予其“伪装”特性，使其能够更好地逃避免疫系统的识别，提高其在体内的稳定性和靶向性。

通过一系列实验，研究人员验证了Sono@NAT10的物理化学特性。例如，通过电泳分析显示其siRNA封装效率超过90%和85%（根据不同的质量比例），说明其在封装能力上具有显著优势。同时，通过X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析，确认了其结构的稳定性。扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）进一步显示了纳米机器人在形态上的特征，如直径约为100纳米的平均尺寸和约10纳米的膜厚度，表明其具备良好的生物相容性。

此外，通过动态光散射（DLS）分析显示，Sono@NAT10在不同培养基中保持稳定，至少在48小时内不发生显著变化。这表明其在体外和体内均具有良好的稳定性和持续性，适合用于长期治疗。而在超声波刺激下，纳米机器人能够快速释放Ce6和铜离子，这一特性使其在体内能够实现对特定区域的精准药物释放，从而提高治疗效果。

### NAT10相分离的调控与SRSF2蛋白的稳定性变化

NAT10是一种在细胞内具有多种功能的酶，它不仅参与细胞周期调控、细胞分裂和核糖体生物合成，还通过形成相分离结构（phase-separated condensates）来调控多种蛋白质的稳定性。在本研究中，研究人员发现，NAT10在CRC中的表达异常，可能与肿瘤的发生和进展密切相关。

为了验证Sono@NAT10对NAT10相分离的调控作用，研究人员在体外进行了相关实验。通过荧光显微镜（CLSM）和共聚焦显微镜（confocal microscopy）观察到，Sono@NAT10能够显著抑制NAT10相分离结构的形成，而其他纳米材料则未能有效阻断这一过程。这表明，Sono@NAT10在调控NAT10相分离方面具有独特的优势。

进一步的实验表明，NAT10通过直接与SRSF2蛋白相互作用，增强其乙酰化水平和稳定性。SRSF2是一种剪接因子，其功能在细胞中至关重要。通过免疫共沉淀（Co-IP）实验，研究人员确认了NAT10与SRSF2之间的相互作用。同时，通过Western blot和荧光定量PCR（qPCR）等方法，发现Sono@NAT10能够显著降低SRSF2的稳定性，促进其降解。这一发现为理解NAT10如何通过调控SRSF2来影响巨噬细胞极化提供了新的视角。

### 巨噬细胞极化调控与免疫响应的增强

巨噬细胞在肿瘤微环境中扮演着重要的免疫调节角色。它们可以根据其功能和细胞因子分泌特征被分为M1和M2两种类型。M1型巨噬细胞具有促炎特性，能够促进抗肿瘤免疫反应；而M2型巨噬细胞则具有抗炎特性，可能促进肿瘤的生长和转移。因此，调控巨噬细胞的极化状态，使其从M2向M1转变，是增强免疫治疗效果的重要策略。

本研究发现，Sono@NAT10能够通过抑制NAT10相分离，减少SRSF2的乙酰化水平，从而激活HDAC10蛋白的表达。HDAC10是一种组蛋白去乙酰化酶，它在巨噬细胞极化过程中发挥重要作用。通过Western blot和流式细胞术（FCM）分析，研究人员发现，Sono@NAT10能够显著降低M2型巨噬细胞的比例，同时提高M1型巨噬细胞的标志物表达水平，如CD86。这表明，Sono@NAT10能够有效地促进巨噬细胞的极化，从而增强抗肿瘤免疫反应。

此外，研究人员还发现，Sono@NAT10能够通过改变巨噬细胞的细胞因子分泌模式，提高促炎性细胞因子（如TNF-α和IL-6）的表达，同时降低抗炎性细胞因子（如TGF-β和IL-10）的水平。这一结果进一步证实了Sono@NAT10在增强免疫反应方面的潜力。

### 体外与体内的功能验证

为了进一步验证Sono@NAT10在CRC治疗中的效果，研究人员在体外和体内进行了多个功能实验。在体外，通过共培养实验，研究人员发现Sono@NAT10能够显著抑制CRC细胞的增殖、迁移和侵袭能力，同时促进其凋亡。这表明，Sono@NAT10不仅能够改变巨噬细胞的极化状态，还能够直接作用于CRC细胞，抑制其恶性行为。

在体内，研究人员使用了一种CRC小鼠模型，并通过尾静脉注射的方式给予Sono@NAT10。结果表明，Sono@NAT10能够显著抑制肿瘤生长，提高小鼠的生存率。同时，研究人员还发现，Sono@NAT10与PD-1（CD279）抗体联合使用时，能够进一步增强治疗效果。这表明，Sono@NAT10不仅能够独立发挥免疫调节作用，还能够与现有的免疫检查点抑制剂协同作用，提高整体治疗效果。

通过免疫组化（IHC）分析，研究人员发现Sono@NAT10能够显著降低肿瘤组织中Ki67的表达水平，Ki67是细胞增殖的标志物。这一结果进一步支持了Sono@NAT10在抑制肿瘤生长方面的有效性。

### 临床应用的前景与挑战

尽管Sono@NAT10在小鼠模型中表现出良好的治疗效果，但其在临床应用中仍面临一些挑战。首先，纳米材料在人体中的分布、代谢和长期安全性尚未完全明确。其次，超声波触发的药物释放系统在人体中的可控性和精准性仍需进一步验证。此外，Sono@NAT10的靶向性、降解性和生物相容性也需要在临床前研究中进行更深入的评估。

为了克服这些挑战，研究团队提出了一系列改进方向。例如，优化纳米机器人的材料选择，以提高其生物相容性和安全性；开发更具响应性的超声波触发系统，以提高药物释放的可控性；以及探索适用于不同肿瘤类型的Sono@NAT10变体，以提高其通用性。

此外，研究还强调了未来需要进一步开展的工作，包括在大型动物模型中评估Sono@NAT10的安全性、药代动力学和生物分布特性。同时，研究人员还计划开发基于影像学反馈的闭环超声波系统，以提高治疗的精准性和临床实用性。这些研究方向旨在为Sono@NAT10的临床转化奠定坚实的基础。

### 结论与展望

综上所述，Sono@NAT10作为一种新型的免疫治疗策略，通过调控NAT10相分离，改变巨噬细胞的极化状态，从而增强CRC的免疫治疗效果。该纳米机器人不仅能够有效抑制肿瘤生长，还能提高患者的生存率，显示出巨大的临床应用潜力。然而，为了实现其在临床中的广泛应用，还需要进一步解决其在人体中的安全性、稳定性和可控性问题。

未来，研究团队将继续探索Sono@NAT10在其他肿瘤类型中的应用，以扩大其治疗范围。同时，研究人员还将致力于优化其生物相容性和降解性，以减少可能的副作用。此外，开发可编程、多响应的纳米机器人，使其能够适应不同患者的肿瘤微环境，也是未来研究的重要方向。通过这些努力，Sono@NAT10有望成为一种全新的癌症治疗策略，为患者提供更加精准和高效的治疗方案。