《Journal of Controlled Release》：Focused ultrasound for reshaping the immune microenvironment in glioblastoma
编辑推荐：
胶质母细胞瘤（GBM）仍是最具侵袭性且最难治疗的癌症之一，部分原因在于其高度免疫抑制的肿瘤微环境以及血脑屏障（BBB）所施加的治疗可及性限制。聚焦超声（FUS）已成为一种前景广阔的无创技术，能够瞬时开放血脑屏障、增强局部治疗递送，并直接调节脑内免疫应答。除其在
胶质母细胞瘤（GBM）仍是最具侵袭性且最难治疗的癌症之一，部分原因在于其高度免疫抑制的肿瘤微环境以及血脑屏障（BBB）所施加的治疗可及性限制。聚焦超声（FUS）已成为一种前景广阔的无创技术，能够瞬时开放血脑屏障、增强局部治疗递送，并直接调节脑内免疫应答。除其在药物递送中的既定作用外，越来越多的证据表明，FUS可通过机械、热及空化介导的生物效应重塑固有免疫和适应性免疫，从而诱导细胞因子释放、免疫细胞募集、抗原呈递及免疫原性细胞死亡。本综述讨论了FUS作为GBM免疫调节平台的新兴作用。我们首先总结了不同FUS模式（包括热消融、组织碎石术、声动力治疗（SDT）及微泡（MB）介导的血脑屏障开放）的免疫学后果，重点关注其对肿瘤微环境的影响。随后回顾了将FUS与化疗、免疫检查点阻断、CAR T细胞疗法及纳米颗粒递药系统相结合的临床前研究，强调FUS如何同时增强治疗递送和抗肿瘤免疫激活。进而，我们审视了FUS在GBM中快速扩展的临床格局，包括聚焦于血脑屏障开放、声动力治疗及用于分子分型和治疗监测的声学生物活检（sonobiopsy）方法的临床试验。最后，我们讨论了当前的转化挑战，包括治疗标准化、设备异质性、影像学要求以及下一代超声响应型制剂的开发。总体而言，本综述将FUS定位为不仅是一种递送技术，更是一种重塑GBM免疫微环境并赋能未来联合免疫治疗的多功能策略。
聚焦超声重塑胶质母细胞瘤免疫微环境——论文深度解读
一、研究背景与问题提出
胶质母细胞瘤（GBM）是成人中最常见且最具侵袭性的原发性恶性脑肿瘤。根据2021年世界卫生组织（WHO）分类，GBM被定义为4级IDH1野生型弥漫性星形细胞瘤，可通过TERT启动子突变、EGFR扩增或7号染色体获得联合10号染色体缺失等特征性分子改变进行诊断。尽管分子分型和治疗手段不断进步，GBM预后仍然极差。当前标准治疗方案为最大安全手术切除后联合放疗、替莫唑胺（TMZ）化疗和肿瘤电场治疗（TTFields），但复发几乎不可避免，中位无进展生存期仅约7个月。
免疫治疗已变革多种癌症的治疗格局，然而GBM对大多数免疫治疗策略反应有限。这一现象源于多重生物学和解剖学障碍的叠加。首先，GBM通常被视为免疫学"冷"肿瘤，表现为低淋巴细胞浸润、T细胞功能失调、抗原呈递受损以及高度免疫抑制的肿瘤微环境（TME）。肿瘤相关巨噬细胞（包括脑驻留小胶质细胞和浸润性单核细胞来源巨噬细胞）可占肿瘤总质量的30%–50%，常呈现免疫抑制和促肿瘤状态。细胞毒性CD8? T细胞则相对稀少且常呈功能障碍或耗竭表型。此外，肿瘤内缺氧激活HIF依赖性转录程序，促进血管生成、糖酵解代谢适应和免疫抑制信号传导。标准治疗本身也会损害抗肿瘤免疫：地塞米松抑制T细胞活化，TMZ导致治疗相关淋巴细胞减少，放疗虽可促进免疫原性细胞死亡但也诱导淋巴细胞耗竭。
血脑屏障（BBB）构成免疫治疗的另一重大障碍。尽管GBM中常见BBB破坏，但其在空间和时间上高度异质，增强显影的肿瘤核心区通透性较高，而浸润性肿瘤边缘和微观残留病灶区域常受相对完整的屏障保护。BBB渗漏具有尺寸依赖性，允许部分小分子通过，却限制抗体、纳米颗粒、核酸制剂和细胞疗法等大分子治疗药物。因此，有效的GBM免疫治疗不仅需要激活抗肿瘤免疫应答，还需要能够瞬时、安全、局部地增强整个肿瘤及周围脑组织治疗可及性的策略。
二、研究内容与核心结论
该综述系统阐述了聚焦超声（FUS）作为GBM免疫调节平台的新兴作用。FUS是一种多功能无创技术，根据声学参数和治疗模式的不同，可诱导从热消融、机械组织破碎到声动力治疗（SDT）和瞬时血脑屏障开放（BBBO）的广泛生物学效应。该综述首次将不同FUS模式的免疫学机制与多模式临床文献进行整合，将FUS定位为集局部肿瘤治疗、增强治疗递送、肿瘤微环境调节和抗肿瘤免疫激活于一体的多功能平台。论文发表于《Journal of Controlled Release》。
三、主要关键技术方法
研究人员采用结构化文献综述方法，系统检索PubMed和Google Scholar数据库，使用"focused ultrasound"、"FUS"、"MRgFUS"、"high-intensity focused ultrasound"、"HIFU"、"histotripsy"、"sonodynamic therapy"、"5-ALA"、"microbubbles"、"blood-brain barrier opening"、"sonobiopsy"等术语与"glioblastoma"、"GBM"、"high-grade glioma"、"glioma"等组合检索，并进一步结合"tumor microenvironment"、"immunomodulation"、"immune checkpoint"、"CAR T cells"、"drug delivery"等关键词进行细化。临床试验数据通过检索ClinicalTrials.gov补充，纳入所有注册试验，记录NCT编号、研究标题、适应症、FUS设备平台、试验分期、招募状态和主要目标。
四、研究结果
4.1 FUS模式诱导的免疫应答
热聚焦超声（HIFU）可通过热消融诱导凝固性坏死，释放肿瘤相关抗原和损伤相关分子模式（DAMPs），同时亚消融区的亚致死加热细胞上调热休克蛋白（HSPs），促进树突状细胞（DC）成熟和肿瘤抗原呈递。Wang等人使用二氧化硅微壳增强的机械HIFU联合抗PD-1治疗，将"冷"肿瘤微环境转化为"热"状态，CD45?白细胞增加超过20倍，CD8? T细胞增加超过100倍，IFN-γ表达提高超过200倍，至少75%的肿瘤获得持久缓解并产生长期免疫记忆。
组织碎石术（histotripsy）通过高振幅声脉冲机械破碎组织而不产生热量，保留肿瘤抗原完整性，诱导免疫原性细胞死亡，减少调节性T细胞和髓系来源抑制细胞（MDSCs），促进促炎细胞因子环境。在GBM中，经颅组织碎石术已在原位GL261模型中作为消融手段进行评估，可减少活性肿瘤负荷并产生亚急性局部固有免疫应答，但与检查点阻断的联合尚未见报道。
声动力治疗（SDT）结合超声与声敏剂化合物，通过声空化产生细胞毒性活性氧（ROS），诱导氧化应激、内质网应激和免疫原性细胞死亡。在胶质瘤模型中，SDT可减少MDSCs并延长CD8? T细胞浸润。Chen等人揭示SDT诱导的胶质瘤细胞死亡通过Piezo1通道介导钙超载，增加氧化应激、破坏脂质代谢并增强肿瘤免疫原性。Zhu等人使用可注射水凝胶将SDT与吲哚胺2,3-双加氧酶抑制剂局部释放相结合，在正交位GBM模型中产生更强的抗肿瘤免疫应答。
4.2 FUS介导的血脑屏障开放机制及免疫调节
FUS介导的BBBO通过静脉注射微泡（MBs），在低于消融范围的声压下使MBs在血管内产生容积振荡，对血管内皮产生局部机械力，瞬时增加BBB通透性。超微结构研究显示，声处理后转胞吞作用增强、跨内皮窗孔和通道形成、内皮间隙增宽伴紧密连接部分开放。这些效应部分由剪切应力依赖性内皮信号传导介导，涉及PI3K/Akt通路和VEGF-R2、VE-cadherin、PECAM-1机械感受复合物。
在健康脑中，BBBO诱导快速且短暂的无菌炎症（SI）反应，包括DAMP相关介质上调、IL-1α、IL-1β、TNFα和IL-18表达增加、NFκB通路激活、星形胶质细胞和小胶质细胞活化，以及6天后CD68?系统性巨噬细胞浸润。Martinez等人确定了微泡体积剂量低于10 μL/kg且机械指数（MI）低于0.8的治疗条件，可在有效开放BBB的同时最大限度减少炎症。
在GBM模型中，Sheybani等人发现较高声压（0.6 MPa）导致肿瘤内DC浸润增加，而较低声压（0.4 MPa）则使引流淋巴结中DC增加，DC表达CD86升高提示成熟，肿瘤浸润T细胞表达PD1、TIGIT和TIM3等抑制性检查点受体升高。Zhang等人观察到重复FUS治疗后单核细胞和单核细胞来源肿瘤相关巨噬细胞浸润显著增加、中性粒细胞减少，单核细胞和小胶质细胞CD80表达升高，提示向M1样促炎表型极化。
4.3 血脑屏障开放介导的GBM治疗递送
FUS-BBBO已用于递送多种化疗药物（替莫唑胺、多柔比星、卡铂、依托泊苷）、核酸制剂（LNP、shRNA、siRNA）和免疫治疗药物（IL-12、抗PD-L1、抗PD-1、贝伐珠单抗、EphA2靶向抗体、抗PD-1联合EGFRvIII CAR T细胞）。Ahmed等人发现FUS联合抗PD-L1治疗显著延长胶质瘤小鼠生存期，增强抗体穿透脑实质并激活小胶质细胞。Arrieta等人显示BBBO联合多柔比星和抗PD-1可增加声处理肿瘤区域的药物蓄积，上调肿瘤细胞抗原呈递分子表达，并在小胶质细胞中诱导细胞因子表达。Sabbagh等人证明低强度脉冲超声介导的BBBO增强了抗PD-1检查点阻断和EGFRvIII定向CAR T细胞向颅内胶质瘤的递送，改善生存期和CAR T细胞肿瘤浸润。
五、讨论与结论
当前FUS在GBM中的转化面临多重挑战，包括治疗标准化不足、设备异质性、影像学要求高以及下一代超声响应型制剂开发需求。FUS介导的BBBO在健康脑中诱导的无菌炎症反应受声学参数和MB特性双重影响，需要精确平衡递送效率与免疫安全性。不同FUS模式的免疫学效应差异显著，热消融通过HSP介导抗原呈递，组织碎石术保留完整抗原，SDT通过ROS诱导免疫原性细胞死亡，而BBBO则通过无菌炎症反应重塑肿瘤微环境。这些机制互补且可组合，为GBM联合免疫治疗提供了新策略。FUS不仅是一种递送技术，更是一种能够重塑GBM免疫微环境并赋能未来联合免疫治疗的多功能平台。
