通过糖酵解调控增强温和光热疗法协同多通路cGAS-STING激活以促进胃癌免疫治疗

《Materials Today Bio》：Multiple-pathway cGAS-STING activation with enhanced mild photothermal therapy through glycolysis regulation for boosting gastric cancer immunotherapy

本研究针对胃癌治疗中化疗药物靶向性差、光热疗法（PTT）易引发热耐受及正常组织损伤等问题，开发了基于介孔聚多巴胺（MPDA）的纳米颗粒MOMn@MB。该纳米颗粒通过负载奥沙利铂（OXP）和二氧化锰（MnO2）并包裹肿瘤细胞膜，实现了化疗-温和光热疗法（mPTT）-免疫治疗的协同。研究证实其可通过抑制HIF-1α/glycolysis轴降低ATP生成以减弱热休克蛋白（HSP）表达，增强mPTT疗效；同时通过OXP、mPTT及MnO2介导的Fenton样反应产生活性氧（ROS）诱导免疫原性细胞死亡（ICD），并通过DNA损伤激活cGAS-STING通路，最终显著抑制肿瘤生长、转移与复发，为胃癌综合治疗提供了新策略。

　　

胃癌作为全球发病率与死亡率均位居前列的恶性肿瘤，尤其在东亚地区仍是癌症相关死亡的主要原因。尽管化疗和光热疗法在胃癌治疗中取得显著进展，但化疗药物的靶向性不足以及传统光热疗法伴随的高温（>50°C）导致的正常组织损伤和患者灼烧感，限制了其临床应用。温和光热疗法（mild photothermal therapy, mPTT）将温度控制在45°C以下，可在诱导肿瘤细胞蛋白和核酸变性的同时减轻副作用，但肿瘤细胞通过高表达热休克蛋白（heat shock proteins, HSPs）产生“热耐受”现象，仍制约其疗效。此外，如何有效激活抗肿瘤免疫反应以抑制肿瘤转移和复发亦是当前研究的难点。

为解决上述问题，吉林大学第一医院普通外科中心胃肠外科的Henan Xu、Yuxin Jiang、Ruohao Zhang、Daguang Wang、Jing Feng、Hongjie Zhang研究团队在《Materials Today Bio》上发表研究，构建了一种多功能纳米颗粒MOMn@MB。该颗粒以介孔聚多巴胺（mesoporous polydopamine, MPDA）为载体，负载奥沙利铂（oxaliplatin, OXP）和二氧化锰（MnO₂），并包裹小鼠前胃癌细胞（mouse forestomach carcinoma cell, MFC）膜以提升靶向能力。该研究通过多途径协同作用，不仅增强了mPTT疗效，还有效激活了天然免疫和适应性免疫，显著抑制了胃癌的生长和转移。

研究团队主要采用以下关键技术方法：通过模板法合成MPDA纳米颗粒并表征其理化性质；使用细胞膜提取与挤出技术制备仿生纳米颗粒；通过细胞实验与615小鼠移植瘤模型评估纳米颗粒的靶向性、生物安全性及体内外抗肿瘤效果；利用免疫荧光、Western blot、流式细胞术、转录组测序等技术分析糖酵解、HSP表达、免疫原性细胞死亡（immunogenic cell death, ICD）、cGAS-STING通路激活及免疫细胞活化等机制。

3.1. 合成与表征

透射电镜显示MPDA呈均匀球形（约150纳米），负载OXP和MnO₂后表面变粗糙，细胞膜包裹后呈现典型膜结构。X射线光电子能谱证实Mn和Pt元素成功负载，紫外吸收光谱显示OXP特征吸收峰。细胞膜蛋白电泳验证MOMn@MB保留MFC膜蛋白成分。纳米颗粒在生理环境中稳定性良好，光热实验表明其具备高效光热转换性能（η=35%）和循环稳定性。

3.4. 细胞摄取与细胞毒性测定

细胞膜包裹显著增强MOMn@MB在MFC细胞中的摄取。CCK-8和Calcein-AM/PI染色显示MOMn@MB联合近红外激光（808纳米，1瓦/平方厘米）对MFC细胞杀伤效果最强，而对正常L929细胞毒性低，表明其良好靶向性与生物安全性。

3.6. 糖酵解抑制与HSP表达降低

Western blot显示MOMn@MB通过MnO₂的过氧化氢酶样活性分解肿瘤微环境中H₂O₂产生氧气，下调缺氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α, HIF-1α）及其下游糖酵解关键蛋白GLUT1、HK2表达，降低乳酸和ATP生成。JC-1染色证实线粒体膜电位受损，进一步减少ATP供应，导致HSP70/90表达下降，从而增强mPTT疗效。

3.7. 免疫原性细胞死亡诱导

酶联免疫吸附测定和免疫荧光显示MOMn@MB联合激光处理组高迁移率族蛋白B1（high-mobility group box 1, HMGB1）释放和钙网蛋白（calreticulin, CRT）暴露水平最高，表明其强效诱导ICD。

3.8. DNA损伤与cGAS-STING通路激活

γ-H2AX免疫荧光显示MOMn@MB联合激光引起最严重DNA双链断裂。Western blot和ELISA检测到cGAS、STING、TBK1、IRF3磷酸化水平及干扰素-β（interferon-β, IFN-β）和cGAMP分泌显著升高，表明cGAS-STING通路被激活，且Mn²⁺可增强该通路敏感性。

3.10. 抗原提呈细胞活化

流式细胞术分析显示MOMn@MB处理组树突状细胞（dendritic cells, DCs）成熟标志CD80/CD86表达最高，肿瘤组织中CD4+和CD8+ T细胞浸润显著，血清IFN-γ、TNF-α水平升高，证明其有效激活适应性免疫。

3.15. 体内协同抗肿瘤效果

小鼠移植瘤模型显示MOMn@MB联合激光组肿瘤温度升至44.9°C，满足mPTT要求，肿瘤生长抑制最显著，肺转移模型中也有效减少转移灶。H&E和TUNEL染色显示肿瘤组织坏死和凋亡严重，主要器官未发现明显损伤。

3.17. 长期抗肿瘤免疫记忆评价

肿瘤再挑战实验中，MOMn@MB联合激光处理组二次接种肿瘤生长受抑，脾脏中央记忆T细胞和效应记忆T细胞比例升高，表明其可诱导长效免疫记忆。

本研究成功构建了多功能纳米颗粒MOMn@MB，通过调控肿瘤糖酵解代谢增强mPTT，并协同激活ICD和cGAS-STING通路，触发强效抗肿瘤免疫反应。该策略不仅克服了传统光热疗法的热耐受问题，还实现了化疗、光热治疗和免疫治疗的三重协同，为胃癌治疗提供了具有临床转化潜力的新方案。