辣椒素/氧化石墨烯纳米复合物协同诱导焦亡与免疫原性细胞死亡增强乳腺癌免疫治疗

为解决乳腺癌免疫治疗中单一机制疗效受限的问题，研究人员开发了辣椒素(Cap)/氧化石墨烯(GO)纳米复合物，通过同步激活焦亡(pyroptosis)和免疫原性细胞死亡(ICD)机制，显著增强抗肿瘤免疫应答。该研究证实Cap通过ROS介导的GSDME切割诱导焦亡，GO在近红外(NIR)照射下触发ICD，两者协同促进T细胞浸润和肿瘤抑制，为"冷肿瘤"免疫治疗提供了新策略。

　　

乳腺癌免疫治疗面临的核心挑战是如何将"冷肿瘤"转化为"热肿瘤"。尽管免疫检查点抑制剂等疗法取得突破，但低免疫原性和免疫细胞浸润不足的肿瘤仍难以响应。传统单一机制的免疫原性细胞死亡诱导策略存在局限性，亟需开发能同时激活多重免疫激活途径的创新方法。

中国科学院国家纳米科学中心的研究团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表的研究中，巧妙利用天然化合物辣椒素(capsaicin, Cap)和氧化石墨烯(graphene oxide, GO)的协同效应，开发了一种双管齐下的纳米治疗策略。该研究证实，Cap/GO纳米复合物能同时诱导焦亡(pyroptosis)和免疫原性细胞死亡(immunogenic cell death, ICD)，在EMT-6同源小鼠模型中实现了显著的肿瘤抑制效果。

研究团队采用多学科交叉技术方法：通过高内涵成像系统动态监测Cap诱导的焦亡形态学变化；利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)表征GO的物理化学性质；建立EMT-6荷瘤小鼠模型评估体内抗肿瘤效果；采用流式细胞术和免疫组化分析免疫细胞浸润情况。

【高效诱导焦亡的辣椒素】研究发现Cap及其类似物arvani(Arv)和olvanil(Olv)能浓度依赖性地降低EMT6等癌细胞活力。时间推移成像显示Cap处理760分钟后出现典型的焦亡特征：细胞膜起泡、Annexin V/PI双阳性。分子机制研究表明，Cap通过增加活性氧(ROS)水平，激活caspase-3介导的Gasdermin E(GSDME)切割，产生GSDME-NT片段，导致乳酸脱氢酶(LDH)和IL-6释放。小鼠实验证实5 mg/kg Cap瘤内注射可提高肿瘤组织GSDME-NT和血清IL-1β水平。

【大尺寸高羰基含量GO的ICD效应】研究人员系统评估了不同尺寸(459-1435 nm)和羰基(C=O)含量(5%-15%)的GO样品。发现大尺寸(1435 nm)、高C=O含量(15%)的GO-3在808 nm近红外(NIR)照射5分钟可升温至50°C，显著增强细胞杀伤。免疫荧光和ELISA证实GO-3/NIR处理促进钙网蛋白(CRT)膜转位和高迁移率族蛋白B1(HMGB1)释放，这些是ICD的关键标志物。小鼠实验显示20 mg/kg GO-3瘤内注射联合NIR可诱导肿瘤部位CRT和HMGB1表达。

【协同抗肿瘤效应】Cap的苯甲基结构与GO的π-π堆积作用形成稳定复合物。体外实验显示25 μg/mL Cap/GO复合物较单药处理更能上调GSDME-NT、CRT和HMGB1。疫苗接种实验证明，Cap预处理(焦亡)与GO/NIR处理(ICD)的癌细胞混合接种，可使肿瘤抑制效果提升2.3倍，肿瘤引流淋巴结中成熟树突细胞(CD11c⁺CD80⁺CD86⁺)比例达48.8%。荷瘤小鼠治疗显示Cap/GO+NIR组肿瘤体积和重量显著降低，CD4⁺和CD8⁺T细胞浸润及IFN-γ表达增加。

【生物安全性评估】健康小鼠皮下注射等效剂量Cap/GO后，ALT/AST等肝功指标正常，主要器官未见病理损伤。溶血实验显示材料溶血率低于5%的安全阈值。

该研究创新性地将天然化合物与纳米材料结合，通过精准调控焦亡和ICD的时空激活，解决了单一机制免疫治疗的瓶颈问题。Cap/GO的协同作用不仅直接杀伤肿瘤细胞，更重塑了免疫抑制性肿瘤微环境，为临床转化提供了兼具高效性和安全性的治疗策略。这种"一石二鸟"的设计思路为开发下一代肿瘤免疫联合疗法开辟了新途径。