基于姜黄素聚合物前药纳米平台协同抑制头颈癌细胞干性实现高效免疫治疗

本研究针对头颈癌(HNC)免疫治疗中肿瘤细胞干性和免疫抑制微环境(TME)的瓶颈问题，开发了双靶向纳米平台Biotin@P-Cur/T780 NPs。该平台通过谷胱甘肽(GSH)响应性释放姜黄素单体和光敏剂T780，协同诱导铁死亡/凋亡并增强光热(PTT)/光动力(PDT)治疗，显著抑制肿瘤干细胞标志物(ZEB1/Nanog)表达，促进树突状细胞(DC)成熟和细胞毒性T细胞(CTL)浸润，为克服免疫治疗耐药提供了新策略。

　　

头颈癌作为全球第六大常见恶性肿瘤，其治疗面临两大"拦路虎"：一是具有自我更新能力的肿瘤干细胞像"种子"般驱动复发转移，二是免疫抑制微环境如同"保护伞"阻碍免疫细胞攻击。尽管PD-1抑制剂等免疫疗法带来曙光，但临床响应率不足20%。问题的核心在于传统治疗难以同时铲除干细胞"种子"和改造免疫"土壤"——这需要能穿透肿瘤屏障的智能递送系统，既能精准杀伤干细胞，又能唤醒机体免疫防御。

宁波大学附属李惠利医院耳鼻咽喉头颈外科的研究团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表突破性成果。他们巧妙利用天然姜黄素的"多面手"特性，通过自由基聚合将姜黄素单体串联成含二硫键的聚合物前药(P-Cur)，并与新型光热剂T780组装成"纳米特洛伊木马"。这个直径142.6纳米的球形颗粒表面装饰着靶向分子生物素，能精准识别肿瘤细胞表面的生物素受体。进入肿瘤后，高浓度GSH切断二硫键"锁链"，释放的姜黄素像"双刃剑"同时耗竭GSH储备并升高活性氧(ROS)，而近红外激光激活的T780则产生局部高热和自由基，形成氧化应激"风暴"。这种多管齐下的策略不仅通过铁死亡和凋亡直接杀伤肿瘤，更关键的是通过免疫原性细胞死亡(ICD)暴露肿瘤抗原，重塑免疫微环境。

研究采用三大关键技术：1) 二硫键介导的聚合物前药合成与表征；2) 生物素修饰的主动靶向纳米颗粒制备；3) 体内外多模型验证（包括患者来源的AMC-HN-8细胞系和免疫健全的C57BL/6小鼠模型）。通过凝胶渗透色谱(GPC)监控聚合过程，动态光散射(DLS)分析纳米颗粒特性，并运用流式细胞术、激光共聚焦等技术解析免疫调控机制。

Formulation and evaluation of biotin

研究团队首先设计合成两亲性光热剂T780，其酯键质子核磁共振(1H NMR)特征峰证实成功连接TPGS分子。姜黄素通过二硫键聚合后分子量达1500 Da，紫外光谱蓝移证明纳米颗粒形成。透射电镜显示生物素修饰的纳米颗粒呈均匀球形，在660 nm激光照射下5分钟内升温22°C，且GSH浓度依赖性释放特性符合肿瘤靶向需求。

Assessment of cellular uptake, cytotoxicity, and oxidative stress

在头颈癌细胞中，生物素修饰使纳米颗粒摄取效率提升3倍。MTT实验显示其IC₅₀比游离药物降低8倍，流式细胞术证实联合治疗使晚期凋亡细胞比例增至41.5%。机制上，纳米颗粒使细胞内ROS升高4.2倍，脂质过氧化产物积累，同时GPX4蛋白表达下调62%，呈现典型的铁死亡特征。

Nanoparticles suppress tumor cell stemness and enhance ICD

肿瘤球形成实验显示纳米处理使干细胞球体积缩小78%。Western blot揭示干细胞标志物ZEB1、Nanog表达显著抑制。关键的是，该治疗使钙网蛋白(CRT)膜转位增加5倍，HMGB1释放量提升3.8倍，并促进ATP和炎性因子(TNF-α/IL-2)分泌，满足ICD三大特征。

In vivo validation

活体成像显示肿瘤部位纳米颗粒富集量是肌肉组织的11倍。在复发模型中，治疗组小鼠20天无瘤生存率达80%，而对照组全部复发。免疫组化显示治疗组肿瘤内CD8⁺ T细胞浸润增加4倍，调节性T细胞(Treg)比例下降至6.3%。

Immunomodulation mechanism

流式分析揭示纳米治疗使树突状细胞(CD80⁺CD86⁺)成熟比例升至18.5%，巨噬细胞向M1型极化增加3倍。这种免疫重编程作用与PD-1联用时，可完全清除60%小鼠的已建立肿瘤。

这项研究开创性地将天然药物化学改造与纳米技术相结合，其重要意义在于：1) 首次证实姜黄素聚合物可通过"双硫键-铁死亡"轴靶向肿瘤干细胞；2) 建立PTT/PDT与免疫原性死亡的协同放大机制；3) 生物素靶向策略使药物肿瘤蓄积量提高7倍。尽管穿透深度仍是光疗的固有局限，但该平台为实体瘤免疫联合治疗提供了可扩展的技术框架，目前已进入转化研究阶段。宁波团队正基于此开发针对肺癌和结直肠癌的二代纳米药物，其模块化设计允许替换不同靶向配体和免疫调节剂，展现出广阔的临床前景。