免疫原性细胞死亡启动的死肿瘤细胞体联合肿瘤激活型MnO2共工程化用于cGAS-STING增强的个性化免疫治疗

《Advanced Science》：Versatile Co-Engineering of Immunogenic Cell Death-Primed Dead Tumor Cell Bodies With Tumor-Activated MnO2 for cGAS-STING-Potentiated Personalized Immunotherapy

　　

基于免疫原性细胞死亡（ICD）的全细胞个性化癌症免疫疗法可提供完整肿瘤抗原，但存在免疫原性弱、体内清除快以及肿瘤微环境（TME）谷胱甘肽（GSH）富集导致免疫抑制等问题。研究人员报道了一种TME响应型免疫治疗平台DTBEI@CS@MnO2，其将免疫原性增强的死肿瘤细胞体（DTBEI）与Mn2+增强的先天免疫相整合。肿瘤细胞预载吲哚菁绿（ICG）后，依次经壳聚糖（CS）中间层修饰及MnO2吸附（CS@MnO2）形成复合结构。近红外激光照射下，ICG介导的光动力/光热效应诱导强效ICD，生成DTBEI。在酸性且GSH丰富的TME中，CS@MnO2涂层解组装释放DTBEI与MnO2；MnO2被GSH还原为Mn2+，放大由DTBEI及肿瘤来源DNA触发的环鸟苷酸-腺苷酸合成酶（cGAS）-干扰素基因刺激因子（STING）激活及下游免疫刺激效应，协同促进树突状细胞（DC）成熟、抗原交叉呈递与肿瘤特异性T细胞启动。该平台在CT26结肠癌、4T1乳腺癌及B16F10黑色素瘤模型中抑制肿瘤生长并阻遏复发转移，且具良好生物相容性。

研究背景方面，癌症免疫治疗虽取得突破，但基于死肿瘤细胞体（DTB）的全细胞平台虽能保留完整肿瘤抗原谱且无非增殖安全性优势，却受限于免疫原性放大不足、体内递送稳定性差以及在还原性强、GSH富集的免疫抑制性肿瘤微环境（TME）中疗效受限。免疫原性细胞死亡（ICD）可通过光敏剂ICG在近红外激光下产生活性氧（ROS）与热诱导，使肿瘤细胞释放损伤相关分子模式（DAMP）并保留内源抗原，形成免疫原性增强的死肿瘤细胞体（DTBEI）。然而单纯DTBEI仍受TME还原态制约。材料封装策略中，壳聚糖（CS）静电吸附可温和稳定DTBEI，而MnO₂能响应TME中GSH被还原为Mn²⁺，Mn²⁺作为cGAS-STING通路辅因子放大DNA感知。基于此，研究人员开展DTBEI与CS@MnO₂共工程化研究，构建TME响应型个性化免疫治疗平台，结论为该平台能协同抗原呈递与先天免疫重编程，在多种同源肿瘤模型实现长效抗肿瘤与免疫记忆，论文发表于《Advanced Science》。

关键技术方法上，研究人员采用CT26、4T1、B16F10三种鼠源肿瘤细胞系及对应同源BALB/c或C57BL/6小鼠队列；通过ICG预载联合808 nm激光诱导ICD制备DTBEI；利用CS正电与细胞负电静电组装中间层，再吸附阴离子MnO₂纳米片形成DTBEI@CS@MnO₂；借助SEM、TEM、Zeta、XPS、EDS表征形貌与化学态；以正交pH/GSH释放实验、亚甲基蓝（MB）漂白实验验证TME响应解组装；体外用骨髓源DC（BMDC）与脾细胞评估成熟与T细胞活化；体内行荧光示踪、剂量与频次优化、皮下/原位瘤治疗、术后复发预防、再攻击转移保护及多组学（蛋白组学、WB、流式、免疫荧光）机制解析。

研究结果部分，2.1节合成与表征显示，200 μg/mL CS孵育15 min可完全翻转电荷，MnO₂吸附40 min后形成表面包覆DTBEI@CS@MnO₂，CS负载率58.7%、MnO₂负载率28.3%；涂层在pH 7.4保留CRT与HMGB1，在pH 6.5+GSH下恢复DAMP可及性并减缓膜蛋白降解。2.2节双pH/GSH触发释放表明，酸性联合GSH条件DTBEI累积释放最高，pH 6.5预处理样品使BMDC中CD80⁺CD86⁺达19.50%，脾细胞CD3⁺CD8⁺与CD3⁺CD4⁺分别升至12.00%与17.40%，IFN-γ、IL-6、TNF-α、IL-12显著上调，优于物理混合组。2.3节CT26皮下与原位模型中，四次尾静脉给药（每剂10⁶细胞当量）近全瘤消退，原位盲肠壁植入无结节，生存期中位数超30天未达；Ki67低表达、TUNEL高凋亡。2.4节术后不全切除模型显示自体DTBEI@CS@MnO₂明显抑制残瘤再生。2.5节生物安全评价中，健康鼠给药后6 h血清IFN-β/IL-6/TNF-α无升高，肝肺脾p-STING/p-TBK1/p-IRF3未激活，21天生化与H&E正常。2.6节机制解析显示瘤内DC成熟、CD4⁺/CD8⁺T浸润增加，M1巨噬细胞iNOS⁺增多、M2的CD206⁺减少，Foxp3⁺CD4⁺ Treg下降，瘤组织p-STING/p-TBK1/p-IRF3上调，蛋白组学GO/KEGG富集于抗原加工呈递与内吞。2.7节同源再攻击实验中，R-DTBEI@CS@MnO₂组肺转移结节减少，脾CD44⁺CD62L⁺记忆T细胞比例升高。2.8节拓展至4T1与B16F10模型，同模板构建的4T1-DTBEI@CS@MnO₂与B16F10-DTBEI@CS@MnO₂均实现瘤体退缩、DC/T细胞活化及TME向抗炎转化。

讨论与结论翻译部分，研究人员在结论中指出：本工作开发了一种模块化静电共工程策略，将ICD启动的DTB转化为TME响应全细胞免疫平台；ICG预载细胞经CS中间层与MnO₂吸附后，808 nm激光诱发ICD生成DTBEI并保留外涂层；在酸性高GSH的TME中CS@MnO₂解组装，MnO₂还原为Mn²⁺放大DNA触发cGAS-STING信号，DTBEI共递抗原与DNA/DAMP，驱动交叉呈递与T细胞启动；该平台在CT26皮下与原位模型引发强效免疫、抑制术后复发，再攻击实验提示建立记忆免疫伴CD62L⁺CD44⁺升高与肺转移降低；策略可拓展至4T1、B16F10，且生理与储存稳定性良好、体内相容性佳；体内治疗未追加激光以评估材料自身TME响应效力，未来可探索激光辅助增强局部疗效。该研究确立了材料赋能的“抗原富全集胞体+先天免疫放大”范式，为个性化癌症免疫治疗提供可转化路径。