模块化纳米抗体-白蛋白偶联STING激动剂增强癌症免疫治疗疗效的研究

研究人员针对STING(干扰素基因刺激因子)激动剂在癌症免疫治疗中面临的药理学障碍，开发了一种基于白蛋白"搭便车"策略的模块化纳米抗体-STING激动剂偶联物。该研究通过将diABZI STING激动剂与抗白蛋白纳米抗体(nAlb)偶联，显著延长了药物半衰期并提高肿瘤靶向性，同时通过整合PD-L1靶向功能构建双价纳米抗体(AP-diABZI)，实现了肿瘤靶向递送与免疫检查点阻断的协同作用，在多种小鼠肿瘤模型中展现出显著疗效，为系统性癌症免疫治疗提供了新策略。

　　

癌症免疫治疗领域面临的关键挑战是如何有效激活先天免疫系统来对抗肿瘤。尽管靶向PD-1/PD-L1等免疫检查点的疗法已取得突破，但仅有约15%的患者能够获益。这主要归因于大多数肿瘤缺乏免疫原性且具有免疫抑制性的"冷"肿瘤微环境(TME)。STING通路作为先天免疫的关键调控者，其激动剂能诱导I型干扰素产生并激活抗肿瘤免疫反应，但现有STING激动剂存在循环半衰期短、肿瘤蓄积差等问题，临床主要依赖瘤内注射，限制了其在转移性肿瘤中的应用。

针对这一难题，Vanderbilt大学的研究团队创新性地开发了基于白蛋白"搭便车"策略的模块化纳米抗体-STING激动剂偶联物。通过将可点击化学修饰的diABZI STING激动剂与高亲和力抗白蛋白纳米抗体(nAlb)偶联，实现了药物在血液循环中的长效滞留和肿瘤靶向递送。更巧妙的是，研究人员进一步整合PD-L1靶向功能构建了双价纳米抗体(AP-diABZI)，同时发挥STING激活和免疫检查点阻断的双重作用。这项突破性研究发表在《Nature Biomedical Engineering》上，为系统性癌症免疫治疗提供了新范式。

研究团队运用了多项关键技术：1)通过计算建模和等温滴定量热法(ITC)验证纳米抗体与白蛋白的结合特性；2)利用分选酶介导的位点选择性生物偶联技术构建纳米载体；3)采用流式细胞术和活体成像系统(IVIS)评估药物体内分布；4)通过多重免疫荧光和质谱分析验证药物释放机制；5)在EMT6乳腺癌、B16.F10黑色素瘤等多种小鼠模型中评估治疗效果。

研究结果部分：
"合成白蛋白搭便车纳米抗体-STING激动剂偶联物"：通过计算模型预测nAlb与人血清白蛋白(HSA)在IIB结构域结合，ITC证实其与人和小鼠白蛋白的纳摩尔级亲和力。利用分选酶A将胺-PEG₃
-叠氮化物连接至纳米抗体C端，再通过应变促进的叠氮-炔环加成反应(SPAAC)偶联DBCO-PEG₁₁
-diABZI，电喷雾电离质谱(ESI-MS)证实成功构建分子量均一的偶联物。

"白蛋白搭便车纳米抗体增强药物向肿瘤部位的递送"：nAlb-Cy5偶联物在小鼠体内半衰期达55小时，显著长于游离染料(5分钟)。在EMT6和B16.F10肿瘤模型中，nAlb-Cy5肿瘤蓄积量分别达11%和8.4%ID/g，主要被肿瘤相关巨噬细胞(CD11b⁺
F4/80⁺
)和癌细胞(CD45^-
CD31^-
)摄取。溶酶体降解实验和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)证实偶联物通过溶酶体降解释放活性药物。

"nAlb-diABZI通过重塑TME抑制乳腺癌生长"：在EMT6模型中，nAlb-diABZI(1.25μg)显著抑制肿瘤生长，而游离diABZI无效。流式分析显示治疗组肿瘤中CD8⁺
T细胞和自然杀伤(NK)细胞浸润增加，且Ki67⁺
PD-1⁺
CD8⁺
T细胞比例升高。脾脏中NK细胞也呈现活化状态，提示系统性免疫激活。

"设计靶向PD-L1的双价纳米抗体偶联物"：构建的抗白蛋白/抗PD-L1(AP)融合蛋白通过基因连接两个纳米抗体结构域，保持C端分选酶连接标签。体外实验证实AP-diABZI保持STING激活能力(EC₅₀
~100nM)，并通过PD-L1介导增强细胞摄取。体内药代动力学显示AP-Cy5半衰期17小时，虽短于nAlb-Cy5(55小时)，但肿瘤蓄积量进一步提高。

"AP-diABZI系统性给药消除乳腺肿瘤并产生免疫记忆"：在EMT6模型中，AP-diABZI组100%完全缓解(10/10)，显著优于nAlb-diABZI(30%)和nAlb-diABZI+抗PD-L1抗体组合。完全缓解小鼠对肿瘤再攻击产生长期保护，证实诱导了免疫记忆。PD-L1敲除实验表明其疗效依赖于PD-L1靶向。

"AP-diABZI激活肿瘤杀伤性NK和T细胞反应"：抗体耗竭实验证实CD8⁺
T细胞和NK细胞是主要效应细胞。流式分析显示治疗组肿瘤中CD8⁺
T细胞与调节性T细胞(Treg)比例升高，Ki67⁺
CD69⁺
表型增多，TME向"热"肿瘤转变。

"纳米抗体-STING激动剂在黑色素瘤模型中刺激抗肿瘤免疫"：在难治性B16.F10模型中，AP-diABZI显著延长生存期。B16.F10-OVA模型证实治疗诱导抗原特异性CD8⁺
T细胞反应，以效应记忆T细胞(T_EM
)为主。

"白蛋白搭便车STING激动剂抑制肺转移性黑色素瘤"：静脉接种B16.F10-Luc细胞7天后给药，AP-diABZI几乎完全消除肺转移灶，证实对微转移灶的有效靶向。

"AP-diABZI为过继性T细胞治疗创造治疗窗口"：在B16.F10-OVA模型中，AP-diABZI预处理使过继转移的OT-I CD8⁺
T细胞疗效提升，25%完全缓解，证实其改善TME的能力。

这项研究通过巧妙的蛋白质工程和药物化学设计，解决了STING激动剂系统性给药的重大挑战。白蛋白搭便车策略不仅大幅延长药物半衰期，还利用白蛋白固有的肿瘤靶向特性提高药物蓄积。双价纳米抗体的模块化设计更是展现了该平台的扩展性，可整合不同靶向单元和免疫调节功能。研究证实，时空可控的STING激活与免疫检查点阻断协同，能有效将"冷"肿瘤转化为"热"肿瘤，并诱导长效抗肿瘤免疫记忆。这种基于纳米抗体的递送平台具有明确的转化医学价值，其模块化特性也为针对不同肿瘤类型的个性化治疗设计提供了可能。该技术克服了现有纳米颗粒载体的穿透性限制，为系统性癌症免疫治疗开辟了新途径。