肿瘤微环境激活的Zn//MnO2电池实现持续局部电化学免疫治疗

针对金属离子递送平台在肿瘤微环境(TME)中分布和滞留时间控制不足的问题，研究人员开发了一种可植入的TME激活Zn//MnO2电池，利用体液作为电解质，以内源性谷胱甘肽(GSH)为氧化还原介质，持续产生Zn2+和Mn2+，通过激活STING通路和诱导免疫原性细胞死亡(ICD)，实现99.6%的肿瘤生长抑制率，为无药物癌症免疫治疗提供了新策略。

　　

癌症免疫治疗是当前肿瘤治疗的重要手段，但现有疗法如免疫检查点阻断和适应性细胞治疗面临免疫激活不足和免疫抑制微环境等挑战。金属离子虽能增强氧化损伤诱导的免疫原性细胞死亡(ICD)并调节免疫通路，但传统递送系统难以精准控制离子在肿瘤部位的分布和滞留时间，导致全身毒性和疗效受限。如何实现金属离子的持续局部递送成为关键科学问题。

为解决这一难题，研究人员开发了一种创新性的肿瘤微环境(TME)激活Zn//MnO₂电池。该电池利用体液作为电解质，内源性谷胱甘肽(GSH)作为氧化还原介质，通过电化学反应持续产生Zn²⁺和Mn²⁺。这些金属离子不仅通过活性氧(ROS)积累诱导ICD效应，还能激活cGAS-STING通路，有效刺激免疫细胞。研究显示，该电池植入皮下肿瘤部位14天后，肿瘤生长抑制率高达99.6%，为无药物癌症免疫治疗开辟了新途径。

研究团队采用多项关键技术：通过循环伏安法(CV)和恒电阻放电测试评估电池电化学性能；利用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)检测离子释放；采用流式细胞术(FCM)和共聚焦显微镜分析免疫细胞激活状态；通过酶联免疫吸附试验(ELISA)和蛋白质印迹(WB)检测信号通路激活。

研究结果部分：

1. TME激活Zn//MnO₂电池的设计与电化学特性：电池在GSH存在的模拟TME条件下放电时间延长84%，实现Mn²⁺和Zn²⁺的持续释放。
2. 电池诱导的微环境调控与细胞死亡：放电产生金属离子导致线粒体膜电位(ΔΨm)下降和ROS水平升高，肿瘤细胞凋亡率达48.6%。
3. 电池诱导的ICD和体外抗肿瘤免疫应答：显著增加钙网蛋白(CRT)暴露和高迁移率族蛋白1(HMGB1)释放，促进树突状细胞(DCs)成熟至37.5%。
4. 体内抗肿瘤效果：14天治疗实现99.6%肿瘤抑制，显著延长生存期。
5. 体内抗肿瘤免疫应答评估：增加CD8⁺T细胞浸润(81.8% IFN-γ⁺)，降低调节性T细胞(T_regs)比例至0.9%，逆转免疫抑制微环境。

结论部分指出，这种可植入电池通过局部电化学反应实现金属离子的持续递送，同时激活多重免疫机制：诱导ICD、促进DCs成熟、增强T细胞应答、重塑TME。相比纳米递送系统，该技术具有载药量高(150 mg/kg)、单次治疗、局部作用等优势。研究发表在《SCIENCE ADVANCES》，为肿瘤免疫治疗提供了全新的电化学工具，也为其他免疫相关疾病的治疗提供了新思路。