工程化外膜囊泡双重靶向肿瘤相关巨噬细胞和PD-L1增强T细胞浸润与杀伤功能的纳米平台研究

研究人员针对肿瘤免疫治疗中免疫抑制性肿瘤微环境(TME)阻碍CD8+ T细胞浸润和功能的关键问题，开发了多功能纳米平台IN@OMV-PDL1nb。该平台通过工程化细菌外膜囊泡(OMVs)靶向递送IRG1抑制剂(IRG1-IN-1)至肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)，并利用基质金属蛋白酶-2(MMP-2)响应性释放PD-L1纳米抗体(PDL1nb)，实现了对免疫抑制代谢物衣康酸(ITA)和免疫检查点的双重阻断。实验证明该策略显著增强T细胞浸润和抗肿瘤免疫记忆，为克服TME免疫抑制提供了新思路。

　　

肿瘤免疫治疗的疗效长期受限于免疫抑制性肿瘤微环境（TME）这一“铜墙铁壁”。其中，肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）通过高表达免疫应答基因1（IRG1）产生大量衣康酸（ITA），抑制了关键趋化因子CXCL9/CXCL10的分泌，导致CD8⁺ T细胞难以浸润肿瘤；而浸润的T细胞又因程序性死亡配体1（PD-L1）等免疫检查点的存在而功能耗竭。这种双重免疫抑制机制使得现有疗法效果有限。

来自天津医科大学肿瘤医院和国家纳米科学中心的研究团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表创新成果，通过工程化细菌外膜囊泡（OMVs）构建了IN@OMV-PDL1nb纳米平台。该平台巧妙利用OMVs天然靶向巨噬细胞的特性，搭载IRG1抑制剂调控TAMs代谢，同时通过MMP-2响应性释放PD-L1纳米抗体解除免疫抑制。研究采用基因重组构建表面展示PDL1nb的OMVs，通过电穿孔装载IRG1-IN-1，结合体外转录组测序、流式细胞术和小鼠肿瘤模型等验证其双重调控机制。

Reprogramming tumor-associated macrophages and blocking PD-L1 via engineered outer membrane vesicles
研究首先通过基因工程改造大肠杆菌，使其表达融合蛋白ClyA-PLGLAG-PDL1nb，成功制备了表面展示PD-L1纳米抗体的OMV-PDL1nb。透射电镜显示其保持20-30 nm的典型双层膜结构（图2C），ELISA证实PDL1nb与PD-L1结合效率达99%（补充图1）。通过电穿孔将IRG1-IN-1封装入囊泡后，载药效率达26%（图2I），且巨噬细胞摄取实验显示PDL1nb可增强靶向性（图2J-K）。

IN@OMVs reverse macrophage dysfunction in vitro
体外实验发现，肿瘤条件培养基（TCM）诱导骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）高表达IRG1并积累ITA（图3A-B）。而IN@OMVs处理不仅降低ITA水平，还恢复CXCL9/CXCL10分泌（图3E-H），促进CD8⁺ T细胞迁移（图3C-D）。转录组分析揭示IN@OMVs通过TLR4-NF-κB通路激活巨噬细胞（图4I），同时下调促转移基因MMP8/9（图4B）。

Dual-targeting nanoplatform remodels TME
在MC38-OVA荷瘤小鼠模型中，IN@OMV-PDL1nb治疗使肿瘤内CD8⁺ T细胞浸润增加3倍（图5F），耗竭标志物PD-1表达降低（补充图15）。免疫荧光显示肿瘤组织中CD8⁺ T细胞显著聚集（图5K），而PD-L1表达被有效抑制（图5L）。更值得注意的是，该治疗诱导了长效免疫记忆——60天后再次接种肿瘤时，实验组小鼠肺部转移结节减少80%（图6D-E），脾脏中记忆T细胞比例提升2倍（图6F-H）。

Biomineralized vesicles enable systemic delivery
为提高临床应用潜力，研究进一步开发了磷酸钙矿化的IN@OMV-PDL1nb@CaP（图7A）。静脉注射显示其与瘤内注射原制剂具有相当的抑瘤效果（图7F-H），为后续转化研究奠定基础。

这项研究开创性地将细菌OMVs改造为“智能弹药库”，同步解决TAMs代谢重编程和免疫检查点阻断两大难题。其价值在于：① 揭示ITA通过抑制TET DNA双加氧酶（TET dioxygenases）调控趋化因子的分子机制；② 首次实现OMVs对TAMs的精准代谢调控；③ 通过MMP-2响应性释放策略增强PD-L1阻断的空间特异性。该技术路线为实体瘤免疫治疗提供了可推广的范式，相关成果已申请专利保护。未来通过优化给药方式（如雾化吸入治疗肺癌）或联合放疗/化疗，有望进一步拓展临床应用前景。