越近越好：吉西他滨（gemcitabine）负载热响应水凝胶（thermoresponsive hydrogel）在胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC）临床前模型中的瘤内递送

《Drug Delivery and Translational Research》：The closer, the better: intratumoral delivery of a thermoresponsive gemcitabine-loaded hydrogel in preclinical PDAC models

　　

目前胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC）患者的治疗通常局限于（新）辅助化疗、手术或姑息治疗。主要由于诊断较晚及高度促纤维增生（desmoplastic）微环境，这些治疗效果有限且患者预后极差。利用水凝胶技术进行化疗药物的瘤内递送可能提高疗效并减少副作用。研究人员旨在研究一种负载化疗药物吉西他滨（gemcitabine）的新型热敏水凝胶ChemoGell在临床前的疗效与耐受性。研究人员在体外使用患者来源类器官（patient-derived organoids）及手术获取的肿瘤外植体（tumor explants），在体内使用人源患者来源异种移植（patient-derived xenograft, PDX）及同基因KPC3小鼠模型进行探索。在对吉西他滨负载ChemoGell进行瘤内注射后，分别进行了生存、外周血及终末期肿瘤组织学分析。在体外与体内模型中，吉西他滨负载ChemoGell的瘤内注射相较于空白ChemoGell及生理盐水对照注射，显示出肿瘤生长减缓及细胞毒性增加。相比之下，吉西他滨的全身给药未显示治疗获益。瘤内ChemoGell注射随时间诱导了显著的淋巴细胞与单核细胞动态变化，显示自然杀伤（natural killer, NK）细胞与单核细胞向瘤内流入，以及活化成纤维细胞、巨噬细胞与活化CD8+ T细胞在 depot（储库）内的浸润。研究人员的研究结果为整合局部治疗模式奠定了基础，解决了PDAC中的关键挑战，并通过更有效、局部的治療策略改善患者预后。

论文解读

研究背景方面，目前多数癌症的死亡率逐年下降，但胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC）的全球死亡率排名持续上升，预计2030年将成为第二大癌症死因。这主要归因于诊断晚期、高侵袭性、细胞异质性、血管化不良及缺乏有效治疗手段。当前手术是唯一潜在根治性疗法，但仅10%至25%的患者确诊时可手术切除。对于可切除肿瘤，通常采用围手术期化疗；局部晚期或转移性PDAC则仅给予全身化疗，如吉西他滨（gemcitabine）联合白蛋白结合型紫杉醇或FOLFIRINOX方案，其疗效有限且仅延长数月生存期，且严重不良事件高发。全身给药疗效差的部分原因在于PDAC高度致密的促纤维增生（desmoplastic）微环境与血管匮乏导致药物难以渗透入瘤内。局部治疗递送系统虽能提高局部药物浓度并降低全身毒性，但面临药物从瘤内快速清除及临床转化障碍（如辅料安全性、规模化制造、给药方案等）。为应对这些挑战，研究人员开发了基于泊洛沙姆（poloxamer）的热响应水凝胶ChemoGell（CG），其在体温下可由液态转变为半固态depot（储库）并实现化学交联延长滞留时间，并负载吉西他滨形成ChemGem，在PDAC临床前模型中评估其疗效、耐受性及对肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME）的影响。该论文发表于《Drug Delivery and Translational Research》。

关键技术方法方面，研究人员采用了多维度模型体系，包括体外患者来源类器官（patient-derived organoids, PDOs）及手术获取肿瘤外植体（explant）、体内人源患者来源异种移植（patient-derived xenograft, PDX）模型及同基因KPC3与KPC3-luc2小鼠皮下成瘤模型。物理表征采用流变学（rheological）分析与体外崩解及药物释放测试。体内实验设置瘤内与腹腔全身给药对照，进行肿瘤体积监测、Kaplan-Meier生存分析、外周血常规检测。终末期样本进行苏木精-伊红（hematoxylin and eosin, H&E）染色、免疫组化（immunohistochemistry, IHC）标记（如cleaved caspase-3, Ki67, CD45, F4/80, vimentin等）及免疫荧光（immunofluorescent, IF）。免疫微环境表征采用流式细胞术（flow cytometry）分析CD45⁺免疫细胞亚群、巨噬细胞极化及CD8⁺ T细胞活化标志物。

研究结果部分，各小节结论如下：

ChemoGell with gemcitabine (ChemGem) maintains injectability and thermoresponsivity providing robust depot formation。研究人员通过流变学与崩解分析发现，负载吉西他滨HCl使ChemoGell溶胶-凝胶转变温度由25.64 °C升至26.61 °C，37 °C下储能模量G’由11440 Pa降至9432 Pa，粘度由1.52 Pa.s降至0.56 Pa.s，但仍保持剪切稀化特性，可通过25G胰岛素针、20G经皮活检针及19G内镜超声引导细针穿刺（endoscopic ultrasound-guided fine-needle aspiration, EUS-FNA）装置注射，挤出力低于平均人体捏力80 N。ChemGem在37 °C中性及酸性（pH 5.5）环境中能形成稳定半固态depot，经历物理凝胶化与壳聚糖-京尼平（chitosan-genipin）共价交联两阶段，且在酸性环境下崩解更慢、吉西他滨释放速率更低。

Intradome injections of gemcitabine-loaded ChemoGell increase cell death and impair viability in patient-derived organoids and explants。研究人员对Matrigel包埋的患者来源类器官（Pac09, Pac12, Pac42, Pac60）进行域内注射，ChemGem处理5天后显著升高细胞死亡（propidium iodide阳性）并降低活力（Cell Titer Glo）及类器官面积与数量，优于空白CG与PBS。空白CG亦显示一定化疗消融（chemo-ablative）特性。在手术切除的PDAC外植体中，24小时后Cleaved Caspase-3（CC3）染色增加仅见于CG与ChemGem组，且定位于针道及壳聚糖标记的depot周围，正常邻近组织几乎无此现象。

Intratumoral injections of gemcitabine-loaded ChemoGell strongly decrease human patient-derived xenograft (PDX) growth。在PDX模型中，首次注射后ChemGem组肿瘤生长显著受抑，CG组稍晚亦生长，生理盐水组呈指数增长。ChemGem组所有小鼠实验期末存活（100%），CG与生理盐水组中位生存分别为45天与25天（p < 0.0001）。体重无显著差异。终末期体内外肿瘤体积测量显示CG与ChemGem组内形成囊腔（cysts）。组织学显示CG与ChemGem组核与泛细胞角蛋白（pan-cytokeratin）减少，波形蛋白（vimentin）增加，Ki67增殖指数下降，CC3略有增加但不显著。

Systemic gemcitabine resistance overcome with local treatment。在同基因KPC3模型中，全身吉西他滨（50 mg/kg腹腔注射）对肿瘤生长无抑制，而瘤内ChemGem显著延缓生长并提高生存率（ChemGem中位13天 vs CG中位6天 vs 生理盐水中位6.5天，p = 0.0097）。全身与瘤内给药均在72小时出现血液学波动但7天恢复，仅全身吉西他滨在24小时显著降低红细胞相关指标。ChemGem处理最长存活小鼠肿瘤中出现明确坏死核心（necrotic cores），位于depot附近。

Stroma and immune cell dynamics upon ChemGem treatment and therapeutic implications。研究人员分析外周血与瘤内免疫发现，首次注射72小时后全身吉西他滨与ChemGem均升高外周淋巴细胞，7天后下降但ChemGem组单核细胞显著升高。瘤内CD45⁺细胞在ChemGem组增加并侵入瘤内而非仅存于边界；F4/80⁺巨噬细胞在CG与ChemGem组均增加。KPC3-luc2模型治疗7天后流式显示ChemGem组NK细胞（p = 0.0259）与单核细胞（p = 0.0028）流入增加，巨噬细胞向M0极化，CD8⁺ T细胞中CCR2⁺（p = 0.0045）升高、PD-1⁺（p = 0.0024）降低。免疫荧光显示ChemoGell depot内浸润活化αSMA⁺成纤维细胞、iNOS⁺ M1样巨噬细胞及CD8a⁺细胞毒T细胞。

讨论部分总结，研究人员指出吉西他滨全身治疗PDAC受限源于药物外排泵与致密基质屏障，ChemoGell凭借两相交联实现高滞留与稳定局部释放，其组分具临床理解背景利于转化。负载吉西他滨虽微调理化性质但未损功能，酸性TME（tumor microenvironment）下释放延缓符合PDAC特征。体内depot在PDX留存达53天、同基因组13天。空CG具固有化疗消融与免疫调节性，可能与京尼平（genipin）及泊洛沙姆（poloxamer）特性有关。ChemGem克服KPC3全身耐药，诱导细胞死亡与生存获益，并将“冷”肿瘤转为免疫活跃状态，促进NK、单核细胞、M1巨噬与活化CD8⁺ T细胞浸润，为联合免疫治疗提供基础。临床可通过内镜超声引导细针注射（EUS-FNI）或经皮途径实施，大肿瘤需多点注射。该策略适用于边缘可切除新辅助降期及局部晚期姑息控制。

结论部分翻译为：总体而言，研究人员的研究表明在临床前PDAC模型中，局部ChemGem注射在减缓肿瘤生长与提高生存率方面具有显著作用。这进一步伴随基质的调节，驱动活化基质与免疫群体的流入。这使ChemGem成为一种潜在的新型瘤内水凝胶疗法，可克服当前常规全身化疗局部递送的局限，为PDAC患者（尤其是边缘可切除或局部晚期肿瘤患者）提供更有效、持续且局部的治疗选择。

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