迈向纳米营养医学：一种用于增强免疫检查点阻断疗法的远程激活反式异油酸（trans-vaccenic acid, TVA）基脂质纳米颗粒

《Advanced Science》：Toward Nano-Nutritional Medicine: A Remotely Activated Trans-Vaccenic Acid-Based Lipid Nanoparticles for Enhancing Immune Checkpoint Blockade Therapy

　　

利用营养素调控抗肿瘤免疫相较于开发新型免疫治疗药物具有明显优势，但其临床转化受限于口服递送效率低下。本研究提出“纳米营养医学（Nano-Nutritional Medicine, NNM）”概念，将IR780包载于含反式异油酸（TVA）与硬脂酸（SA）共晶混合物的脂质纳米颗粒（IR780@TVA LNPs）中。该共晶混合物（熔点40.5°C）作为门控相变材料，在近红外光（NIR）触发下释放TVA。与口服游离TVA相比，IR780@TVA LNPs使瘤内TVA浓度提升21.86倍。IR780@TVA LNPs表现出优异的光热消融及适应性免疫诱导能力。随后，释放的TVA不仅通过激活cAMP-PKA-CREB轴降低CD8+T细胞耗竭，还下调T细胞PD-1并上调肿瘤细胞PD-L1，从而在“热”与“冷”肿瘤模型中增强PD-L1阻断疗法，部分实现完全缓解。治愈小鼠建立长期免疫记忆以抵抗肿瘤再攻击。此外，IR780@TVA LNPs抑制晚期大体积肿瘤及肺转移，疗效优于一线疗法（放疗+抗PD-L1）。总之，本研究建立了首个膳食免疫营养素靶向递送与按需释放平台，为NNM作为肿瘤免疫治疗新方向奠定基础。

论文解读：迈向纳米营养医学——远程激活TVA脂质纳米颗粒增强免疫检查点阻断疗法

一、研究背景与立项依据

癌症免疫治疗在部分癌种中取得突破，但总体响应率仍有限。化疗、放疗及光热治疗（PTT）可诱导免疫原性细胞死亡（ICD），释放肿瘤抗原及损伤相关分子模式（DAMPs），激活树突状细胞（DCs）并促进CD8⁺T细胞浸润，从而增敏免疫检查点阻断（ICB）疗法。然而，免疫抑制性肿瘤微环境（TME）及免疫检查点分子高表达常导致浸润T细胞耗竭，引发免疫逃逸。因此，重编程TME中CD8⁺T细胞是提升ICB疗效的迫切需求。

近年研究发现，利用营养素调控免疫细胞代谢与功能成为新策略。Chen等（Nature, 2023）报道反式异油酸（trans-vaccenic acid, TVA）可促进CD8⁺T细胞增殖与功能，是目前唯一被证实直接增强CD8⁺T功能的免疫营养素。但TVA对PD-1/PD-L1表达的影响尚未明确，且临床转化受限：TVA为人不能合成的必需脂肪酸，需从反刍动物食物摄取；口服大剂量存在乳腺癌、结直肠癌风险，且难以在T细胞激活关键窗口实时足量递送至瘤内；全身高剂量还可能引发免疫相关不良反应。相较之下，靶向递送更具优势。虽然刺激响应纳米平台已成功递送小分子抑制剂、细胞因子，但利用其对天然膳食营养素进行可控释放以直接重编程T细胞功能尚属空白。

为此，研究人员提出“纳米营养医学（Nano-Nutritional Medicine, NNM）”概念，构建近红外（NIR）响应的TVA靶向递送系统，以增强肿瘤免疫治疗。以IR780@TVA LNPs为模型，利用TVA/SA共晶混合物为核，IR780为光热剂，NIR触发相变按需释放TVA，重编程肿瘤细胞与CD8⁺T细胞，联合抗PD-L1阻断疗法，在“热”（B16F10黑色素瘤）与“冷”（RM-1前列腺癌）模型中验证疗效，并建立免疫记忆、抑制转移。相关工作发表于《Advanced Science》。

二、主要关键技术方法

研究人员采用改良纳米沉淀法制备IR780@TVA LNPs（TVA:SA=9:1）及对照IR780@LA LNPs（LA:SA=4:1）。通过差示扫描量热法（DSC）确定共晶熔点；利用透射电镜（TEM）、动态光散射（DLS）、Zeta电位、UV-vis及气相色谱（GC）表征物化性质与载药量。体外以B16F10、RM-1、DU145、MCF-7及Jurkat T细胞、原代小鼠CD8⁺T细胞为对象，通过CCK-8、流式细胞术（CRT暴露、DC成熟、T细胞增殖CSFE稀释、凋亡Annexin V/PI、PD-1/PD-L1、GZMB/IFN-γ）、Western blot（PD-L1、p-PKA、p-CREB）、ELISA（IL-2、TNF-α）、cAMP检测及体外免疫循环共培养模型评估光热杀伤、ICD诱导、T细胞重编程及PD-1/PD-L1调控。体内建立B16F10（热）、RM-1（冷）及大体积（~300 mm³）小鼠移植瘤模型，部分使用荧光/生物发光标记株（B16F10-LUC、RM-1-Luc），通过尾静脉给药、808 nm NIR照射，以PBS、游离TVA（口服）、IR780@LA LNPs±Laser、放疗±抗PD-L1为对照。利用活体成像、热成像、GC定量瘤内TVA、H&E/Ki67/免疫荧光、血生化及流式分析肿瘤、瘤周引流淋巴结（TDLNs）、脾脏的DCs、CD8⁺T细胞亚群（T_Naive、T_cm、T_em）及功能分子，并结合RNA-seq与GO富集解析机制。再攻击实验与ELISpot评估免疫记忆。

三、研究结果

2.1 IR780@TVA LNPs的合成与表征

TVA:SA=9:1共晶熔点为40.5°C，适宜PTT。制备的IR780@TVA LNPs呈单分散球形，水合粒径约131.0±5.5 nm，PDI 0.142，Zeta电位-28.7 mV，IR780载药量10.3%，TVA 4.2%，水相9天稳定。808 nm激光（0.5 W/cm²）下温升显著且循环稳定，抑制IR780光漂白。未照射TVA累积释放~1%，8分钟照射达30.5%。43℃时颗粒溶胀（~468 nm），52℃崩解为<50 nm，证实光热触发共晶相变实现TVA按需释放。

2.2 IR780@TVA LNPs的体外细胞毒性与ICD诱导能力

LA、SA、TVA对B16F10无毒性；LNPs无激光时低毒，808 nm照射后杀瘤显著。IR780@TVA LNPs+Laser组CRT暴露较对照升3.85倍；与BMDCs共孵育后DC成熟（CD80⁺/CD86⁺）达38.8%（对照22.3%），与IR780@LA LNPs+Laser相当，表明PTT有效诱导ICD并激活DC。

2.3 IR780@TVA LNPs对体外T细胞增殖与功能的影响

Jurkat及原代小鼠CD8⁺T细胞实验中，只有NIR预处理的IR780@TVA LNPs（模拟体内释放TVA）使上清IL-2升至对照1.6倍，并促进CFSE低强度T细胞比例增加，驱动CD8⁺T增殖。在Jurkat与高PD-L1肿瘤（DU145/MCF-7）共培养中，IR780@TVA LNPs+Laser及游离TVA将Jurkat凋亡从29.7%降至~17.5%，IL-2升至3.26倍；原代CD8⁺T与RM-1共培养也显示NIR触发TVA减少T细胞凋亡（71.2% vs 对照83.6%），逆转耗竭、恢复功能。

2.4 IR780@TVA LNPs的体外与体内细胞摄取

抑制剂示踪表明，RM-1肿瘤细胞以巨胞饮（EIPA敏感）为主，RAW264.7巨噬细胞以吞噬（细胞松弛素D敏感）为主。Ce6标记示踪显示，体内肿瘤中巨噬细胞与DC摄取最高，其次为肿瘤细胞，CD8⁺T直接摄取最低。据此提出“旁观者效应”：纳米颗粒富集于髓系细胞/肿瘤，NIR释出脂溶性TVA扩散至间质，作用于浸润CD8⁺T膜受体重编程功能。

2.5 IR780@TVA LNPs通过激活cAMP-PKA-CREB轴及调控PD-1/PD-L1增强CD8⁺T介导的杀瘤

原代CD8⁺T中，IR780@TVA LNPs+Laser及游离TVA显著提升cAMP、p-PKA及p-CREB；加入PKA抑制剂H-89或CREB抑制剂666-15削弱重编程，证实TVA经由cAMP-PKA-CREB增强T细胞活性。体外RM-1中TVA浓度依赖上调PD-L1，下调CD8⁺T表面PD-1；PD-L1上调可被H-89抑制，表明依赖cAMP-PKA。PTT应激（IR780@LA LNPs+Laser）本身也升PD-L1（55.5%），TVA与PTT协同使IR780@TVA LNPs+Laser组达57.2%，叠加IFN-γ可达65.9%。体内瘤组织流式显示，治疗组PD-L1⁺肿瘤細胞从2.68%升至34.1%，PD-1⁺CD8⁺T从73.7%降至54.9%。体外免疫循环共孵育显示，IR780@TVA LNPs+Laser预激活的CD8⁺T对活B16F10杀伤达74.8%（对照25.7%，PTT单独61.8%），表明远程释放TVA提升光热免疫疗效。

2.6 IR780@TVA LNPs增强肿瘤富集与TVA精准控释

B16F10及RM-1模型尾静脉给药后，IR780@TVA LNPs经EPR效应富集瘤区（12 h最强）。808 nm照射（1.0 W/cm²，5 min）瘤温从36.6℃升至54.6℃。藻酸盐水凝胶模拟60 mm³与350 mm³肿瘤，内外温均>42℃，超共晶相变点。GC显示，IR780@TVA LNPs组瘤内TVA较口服游离TVA高21.86倍（未照）或8.89倍（照后2 h），克服口服低效局限，体现NNM价值。

2.7 IR780@TVA LNPs增强黑色素瘤光热免疫疗效

B16F10模型（~60 mm³）分7组。PBS、单纯LNPs、口服TVA抑瘤无差异；IR780@LA LNPs+Laser抑瘤率55.40%；口服+TVA联合升至66.2%；IR780@TVA LNPs+Laser最优（88.5%，生存期延长）。第十天流式示G7组瘤内CD8⁺T最高（23.1%），GZMB⁺/CD8⁺（22.4%）、IFN-γ⁺/CD8⁺（53.8%）最高，TOX⁺耗竭T最少，TNF-α最高；TDLNs中CD8⁺及GZMB⁺/CD8⁺同样最高，证实NIR触发TVA递送促进功能性CD8⁺T介导免疫。

2.8 IR780@TVA LNPs增强PD-L1阻断对黑色素瘤疗效并抑制复发

B16F10-LUC模型分5组。抗PD-L1单药微弱；IR780@TVA LNPs+Laser或IR780@LA LNPs+Laser初控后复发；联合抗PD-L1（IR780@TVA LNPs+Laser+anti-PD-L1）最佳，80%（4/5）长期无瘤（50天），H&E/Ki67示坏死多、增殖少。体重、主要脏器H&E、血ALT/AST/ALB/CR正常。第十天瘤内DC成熟与CD8⁺T最高，IF示GZMB荧光升2.78倍，GZMB⁺/CD8⁺（31.4%）、IFN-γ⁺/CD8⁺（54.0%）最高，TDLNs一致。第50天再攻击B16F10-LUC，治愈鼠复发受抑（1/4无瘤），脾T_cm、T_em显著扩增，证实长效免疫记忆。

2.9 IR780@TVA LNPs也能增强“冷”前列腺癌模型的CD8⁺T应答

RM-1模型分3组（PBS、IR780@LA LNPs+Laser、IR780@TVA LNPs+Laser）。第2天，G2的CD8⁺T较G1升1.21倍（PTT促浸润），G3再升1.55倍（TVA促增殖）；G3的GZMB⁺/CD8⁺（20.5%）、IFN-γ⁺/CD8⁺（29.1%）较G2分别升5.18、3.35倍。第10天TDLNs中CD8⁺、GZMB⁺/CD8⁺、IFN-γ⁺/CD8⁺同样G3最高。第1天瘤组织RNA-seq：G3 vs G1差异基因139个（123上/16下），Ccl9、Ccl3、GZMB、ICOS、IFN-γ上调；GO富集于免疫过程、炎症/免疫反应、T细胞激活/迁移、颗粒酶B定位等，支持TVA+PTT将冷肿瘤转为热炎型。

2.10 IR780@TVA LNPs增强“冷”前列腺癌的PD-L1阻断疗效

RM-1分4组（PBS、anti-PD-L1、IR780@LA LNPs+Laser+anti-PD-L1、IR780@TVA LNPs+Laser+anti-PD-L1）。抗PD-L1单药近似PBS；LA版联合有一定抑制；TVA版联合最优（抑瘤、生存期延长），H&E示坏死多。第12天瘤内CD8⁺IF：TVA联合组较对照升5.27倍、较LA联合升2.11倍，促进前列腺Ca中CD8⁺T增殖并增敏PD-L1阻断。

2.11 IR780@TVA LNPs在挑战性大体积肿瘤中强效抑制生长

RM-1大体积（~300 mm³）模型分5组：PBS、放疗（RT）、IR780@TVA LNPs+Laser、RT+anti-PD-L1、IR780@TVA LNPs+Laser+anti-PD-L1。体重稳定。RT稍抑；IR780@TVA LNPs+Laser更强；RT+anti-PD-L1更优；联合组（IR780@TVA LNPs+Laser+anti-PD-L1）最强，生存期最长。第10天：RT及IR780@TVA LNPs+Laser提升瘤内CD8⁺T；IR780@TVA LNPs+Laser的DC成熟（18.7%）、MHC-II⁺/CD11c⁺（23.2%）更高；联合组最优（DC成熟39.4%，MHC-II 36.8%），GZMB⁺/CD8⁺较对照升4.82倍。TDLNs中DC成熟、MHC-II、CD8⁺、GZMB⁺/CD8⁺同样联合组最高（DC成熟较对照升6.96倍，MHC-II升29.3倍），表明在晚期免疫抑制大瘤体中，IR780@TVA LNPs+anti-PD-L1优于一线临床方案。

2.12 IR780@TVA LNPs+Anti-PD-L1通过系统性抗肿瘤免疫阻断肺转移

RM-1大体积（>300 mm³）成瘤后分组同2.11，照后1天尾静注RM-1-Luc模拟血行转移。第7天RT不足以控远处；IR780@TVA LNPs+Laser减轻肺转移但后期信号增强；RT+anti-PD-L1较好但仍部分转移；联合组（IR780@TVA LNPs+Laser+anti-PD-L1）最有效，监测期肺无生物发光信号。终点离体肺影像与H&E示转移结节显著减少。机制上，联合组脾T_EM、T_cm扩增，na?ve T减少；分离脾T细胞与RM-1-Luc共孵24 h，联合组T细胞外杀瘤最强，IFN-γ ELISpot斑点最多，证实系统性抗原特异性记忆与远端保护。

四、讨论与结论翻译

研究人员在讨论中指出，鉴于CD8⁺T细胞在适应性抗肿瘤免疫的核心作用，研究提出了一种NNM策略：通过NIR远程控制释放TVA以激活瘤内CD8⁺T。以TVA与SA共晶为核、IR780为光热剂构建IR780@TVA LNPs，靶向肿瘤并诱导PTT启动适应性免疫；温度超共晶熔点后瘤内释放TVA，经由cAMP-PKA-CREB轴重编程CD8⁺T。IR780@TVA LNPs使瘤内TVA浓度较口服游离TVA提升21.86倍（照前）或8.89倍（照后2 h）。其上调肿瘤PD-L1、下调CD8⁺T的PD-1，在“热”“冷”瘤中提升CD8⁺T水平、逆转耗竭、改善功能，增敏PD-L1阻断；治愈鼠建立免疫记忆拒再攻击。虽再攻击样本量受完全缓解率限制（n=4），但RM-1模型中外杀及ELISpot支持抗原特异性回忆。策略在晚期大瘤体中也优于一线疗法。

本工作开创“纳米营养医学（NNM）”新概念以重编程免疫抑制TME，建立首个膳食免疫营养素靶向递送与按需释放平台。它规避全身高剂量TVA的免疫相关不良反应风险，确保PTT后T细胞激活窗口的实时足量TVA供应。局限性包括：当前在更具基质富集的免疫抑制模型（如胰腺导管腺癌）中待验证；808 nm NIR穿透深度限制对深部/原位瘤直接应用（可考虑介入光纤或磁热替代）；TVA从载药细胞释放扩散至T细胞的旁观者效应虽数据支持，但未单细胞质谱/空间代谢直接可视；高剂量纳米TVA长期安全性未评——尽管TVA为天然膳食组分，临床前需GMP级生产与毒理研究。

该纳米平台由天然食物成分及FDA批准生物相容聚合物构成，具临床转化潜力。TVA可借助微生物转化规模化制备；长期膳食史及区别于工业反式脂肪的安全性基础，结合纳米局部释放降低全身暴露，支持“老营养素新用”再定位路径。未来可优化组分以适配NIR-II或磁热触发，在患者来源异种移植（PDX）及原位模型验证，并拓展至其他免疫调制营养素，推动NNM新范式发展。