癌细胞膜伪装纳米粒子：光热免疫协同抗癌的新希望

研究人员为解决肿瘤治疗难题，开展 CFRI 纳米粒子研究，发现其能有效抑制肿瘤，为癌症治疗带来新方向。

　　癌症，这个人类健康的 “头号杀手”，一直以来都让医学界头疼不已。传统的癌症治疗方法，如手术、化疗和放疗，虽然在一定程度上能够控制肿瘤的生长，但它们都存在着各自的局限性。手术治疗往往无法彻底清除癌细胞，容易导致肿瘤复发；化疗和放疗则会对正常组织和细胞造成严重的损伤，引发一系列副作用，让患者苦不堪言。

随着科技的不断进步，光热疗法（Photothermal Therapy，PTT）和免疫疗法逐渐成为癌症治疗领域的研究热点。PTT 通过光热剂（Photothermal Agents，PTAs）将外部近红外（Near-Infrared，NIR）光转化为热能，从而实现对肿瘤组织的热损伤和凋亡诱导，具有非侵入性、用药剂量小、微创操作和低耐药性等优点。然而，PTT 在应对肿瘤转移和复发方面却显得力不从心。免疫疗法则借助细胞毒性 T 淋巴细胞（Cytotoxic T Lymphocytes，CTLs）识别并攻击肿瘤特异性抗原，对转移性或潜在转移性肿瘤细胞具有重要的治疗意义。不过，免疫疗法也面临着免疫激活不足等问题。

为了克服这些挑战，杭州师范大学的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们构建了一种基于癌细胞膜的仿生纳米递送系统 —— 癌细胞膜包被 F127/(R837 和 IR1048)（cancer cell membrane coated F127/(R837 and IR1048)，CFRI）纳米粒子。该研究成果发表在《BIOMATERIALS RESEARCH》上，为癌症治疗带来了新的希望。

在这项研究中，研究人员用到了多个关键技术方法。首先，利用透射电子显微镜（TEM）、动态光散射（DLS）和 zeta 电位测定等技术对材料进行表征，以确定纳米粒子的形态、尺寸和表面电荷等特性。其次，通过细胞培养和多种细胞实验技术，如 MTT 法、流式细胞术、共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）等，研究纳米粒子的细胞摄取、细胞毒性、诱导免疫原性细胞死亡（ICD）以及激活免疫细胞等作用。此外，还建立了小鼠肿瘤模型，运用体内荧光成像、光声成像、热成像等技术，评估纳米粒子在体内的靶向性、光热性能和治疗效果，并进行组织学分析和免疫指标检测。

下面来看看具体的研究结果：

1. CFRI 纳米粒子的制备与表征：研究人员成功合成了 CFRI 纳米粒子，该粒子将光热剂 IR1048 和免疫刺激剂 R837 共包裹在两亲性聚合物 F127 中，并以 4T1 肿瘤细胞膜为外骨骼。通过多种检测手段证实，CFRI 纳米粒子具有良好的特性，其平均直径为 129nm，zeta 电位为 - 29.3mV，与天然 4T1 细胞膜相近，且在生理条件下具有良好的稳定性。
2. 体外光热性能评估：研究发现，CFRI 纳米粒子的光热转换效率高达 48.99%，其温度变化与浓度和激光功率呈正相关，且在多次加热和冷却循环中表现出良好的稳定性。此外，1064nm 激光在穿透深层组织时具有卓越的热传递效率，即使在 10mm 深度的模拟组织中，仍能使 CFRI 纳米粒子诱导温度升高近 13°C。
3. 体外细胞内化研究：CFRI 纳米粒子在 4T1 乳腺癌细胞中表现出优异的内吞能力，其红色荧光信号与细胞核的蓝色荧光紧密相邻。通过流式细胞术定量分析，CFRI 纳米粒子组的荧光信号强度比游离 IR1048 组显著提高 4.05 倍。而且，CFRI 纳米粒子对同源的 4T1 细胞具有高度特异性靶向性，在多种细胞系中，其在 4T1 细胞中的荧光强度和通透性最高。
4. 体外光热细胞毒性研究：MTT 实验表明，在无激光照射时，CFRI 纳米粒子在安全浓度范围内具有良好的生物相容性，4T1 细胞存活率高于 90%。当用 1064nm 激光照射后，随着 IR1048 浓度的增加，细胞存活率显著下降。在 IR1048 浓度为 5μg/ml 时，CFRI 纳米粒子处理组的细胞存活率相比未包被的 FRI 组急剧下降，从 66.04% 降至 20% 以下。荧光染色和流式细胞术分析进一步证实，CFRI 纳米粒子在激光照射下能有效诱导 4T1 细胞凋亡。
5. 体外 ICD 效应评估：CFRI 纳米粒子在 1064nm 激光照射下可有效启动 4T1 细胞的 ICD 过程。免疫荧光分析显示，CFRI + L 组细胞中 HMGB1 的释放显著增加，4T1 细胞表面 CRT 的表达也大幅上升，且 ATP 释放水平与 CRT 和 HMGB1 的表达趋势一致。此外，CFRI + L 组的 DC 成熟率从 4.28% 大幅提升至 39.70%，同时该组细胞培养上清液中促炎细胞因子 TNF-α 和 IL-6 水平升高，抗炎细胞因子 IL-10 水平降低，表明 CFRI 介导的光热免疫疗法能有效激活免疫细胞，增强抗肿瘤免疫反应。
6. 体内成像研究：体内荧光成像和光声成像显示，CFRI 纳米粒子能迅速在肿瘤部位积累，且在体内具有较长的循环时间。在肿瘤部位原位注射后，120h 仍可检测到荧光信号。同时，CFRI 纳米粒子在体内光热治疗中表现出色，静脉注射后经 1064nm 激光照射，肿瘤温度可在 10min 内从 30°C 升至 47°C，且对周围正常组织温度影响较小。
7. 体内抗肿瘤疗效研究：在双侧 4T1 肿瘤小鼠模型中，CFRI + L 组的原发性肿瘤生长几乎完全被抑制，远处肿瘤生长也受到明显抑制。组织学染色结果显示，CFRI + L 组肿瘤细胞破坏明显，增殖细胞少，凋亡细胞多。此外，CFRI 纳米粒子在体内具有良好的生物安全性，治疗期间小鼠体重无明显变化，血液和生化指标正常，主要器官无明显组织损伤。
8. CFRI 介导的免疫反应研究：CFRI 纳米粒子介导的光热治疗显著促进了 DC 的成熟，增加了 CD4⁺和 CD8⁺T 淋巴细胞的水平，同时降低了调节性 T 细胞的比例。此外，CFRI + L 组中促炎细胞因子 TNF-α 和 IL-6 水平升高，抗炎细胞因子 IL-10 水平降低，肿瘤组织中 CRT 和 HMGB1 的表达增强，表明 CFRI 介导的光热免疫疗法能有效增强机体对肿瘤的免疫监视和清除能力。

综上所述，研究人员成功构建了 CFRI 仿生纳米粒子，它利用 4T1 癌细胞膜增强肿瘤靶向性，将 PTT 与免疫疗法相结合，为癌症治疗提供了一种有效的策略。体外实验表明，CFRI 仿生纳米粒子具有高生物相容性、高光热效率和良好的细胞摄取能力，在 1064nm 激光照射下可诱导 ICD。体内实验进一步证实，CFRI 仿生纳米粒子具有出色的肿瘤靶向性、循环性和光热效应，能有效抑制小鼠原发性和转移性肿瘤的生长。CFRI 介导的 PTT 和 TLR7 激动剂释放促进了 DC 的成熟，增强了 CD8⁺和 CD4⁺T 细胞的活性，这对于肿瘤的消除和预防转移至关重要。该研究为癌症治疗提供了一个极具前景的治疗平台，为肿瘤学领域的研究和临床应用开辟了新的道路。