《Acta Biomaterialia》：Photosensitive Ropivacaine- and Chlorin e6-Loaded Hydrogel Targeting the Substance P-Tachykinin Receptor 1-Toll-like Receptor 7 Axis Enhances Photodynamic and Photothermal Therapy Against Oral Cancer
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摘要本研究考察了神经 - 肿瘤串扰在口腔鳞状细胞癌（OSCC）进展和治疗中的重要作用。我们鉴定出背根神经节（DRG）分泌的 P 物质（SP）激活了一个促转移的 Tacr1-Tlr7 神经炎症轴。为了在治疗上破坏这一轴，我们设计了一种多功能光敏水凝胶贴片（PDA/Rop-Ce6
摘要
本研究考察了神经 - 肿瘤串扰在口腔鳞状细胞癌（OSCC）进展和治疗中的重要作用。我们鉴定出背根神经节（DRG）分泌的 P 物质（SP）激活了一个促转移的 Tacr1-Tlr7 神经炎症轴。为了在治疗上破坏这一轴，我们设计了一种多功能光敏水凝胶贴片（PDA/Rop-Ce6@DA-HA）。该贴片共递送局部麻醉剂罗哌卡因（Rop）以阻断神经元释放 SP，以及光敏剂叶绿素 e6（Ce6）用于联合光热（PTT）和光动力治疗（PDT）。在近红外辐照下，该贴片实现了可控药物释放和协同 PTT/PDT 效果。在原位和皮下 OSCC 模型中，这种组合策略显著降低了 SP 水平，抑制了 Tacr1-Tlr7 轴和下游 PI3K/Akt 信号传导，增加了肿瘤细胞凋亡，并产生了更强的抗肿瘤效果。结果支持一种结合局部神经调节与光疗用于 OSCCC 治疗的基于生物材料的策略。
意义陈述
本研究开发了一种光敏 PDA/Rop-Ce6@DA-HA 水凝胶贴片，将光热治疗、光动力治疗和局部神经调节整合用于口腔鳞状细胞癌。通过阻断 DRG 衍生的 P 物质释放并抑制 SP-Tacr1-Tlr7 轴，该生物材料靶向神经 - 肿瘤串扰，同时实现局部光触发的肿瘤消融。这项工作将生物材料设计与明确的神经炎症机制联系起来，并为改进口腔癌症治疗提供了一项组合策略。
引言
口腔鳞状细胞癌（OSCC）是头颈部最常见的恶性肿瘤之一，具有高侵袭性、频繁复发和总体生存率通常较差的特点 [[1], [2], [3]]。尽管手术切除、放射治疗和化疗对于早期 OSCC 仍然有效，但由于局部复发和远处转移，晚期患者的预后通常较差 [4,5]。OSCC 的高度浸润性，加上口腔复杂的解剖结构和肿瘤微环境（TME）的异质性，限制了传统疗法的有效性。免疫疗法在 OSCC 中也显示出有限的成功，很大程度上是由于低反应率、显著的副作用和作用起效缓慢 [[6], [7], [8]]。因此，开发具有局部、精准药物递送、光/热响应性和微环境调节能力的治疗策略已成为 OSCC 研究的重要焦点。
近年来，肿瘤神经生物学领域受到了越来越多的关注。研究表明肿瘤组织内存在广泛的神经重塑，其中神经元与肿瘤细胞之间的相互作用——称为神经 - 肿瘤串扰——可以促进肿瘤起始和转移 [9,10]。之前的研究报告称，在 OSCC 中，P 物质（SP）是一种由感觉神经元释放的神经肽，可以增强肿瘤细胞增殖、侵袭和血管生成 [11]。然而，DRG 衍生的 SP 是否特异性地通过 Tacr1-Tlr7 轴驱动 OSCC 侵袭，以及这条通路是否代表局部神经阻滞的可操作上游靶点仍有待确定。SP 主要通过速激肽受体 1（Tacr1），也称为神经激肽 -1 受体发挥作用，从而激活 PI3K/Akt 和 NF-κB 等信号通路驱动恶性进展 [[12], [13], [14]]。Tacr1-Toll 样受体 7（Tlr7）信号轴已成为 SP 介导信号传导的中心枢纽，代表了一个潜在的调节节点和治疗靶点 [15]。然而，SP 是否通过该轴促进口腔癌症进展尚不清楚，其潜在机制需要进一步研究。
光热治疗（PTT）和光动力治疗（PDT）作为肿瘤学中非侵入性、局部治疗模式受到了极大关注 [16]。这些方法利用近红外（NIR）辐照激活光敏剂或光热剂，从而在肿瘤组织内产生高温或活性氧（ROS）以诱导凋亡并实现选择性肿瘤消融 [[17], [18], [19]]。与传统疗法相比，PTT 和 PDT 具有高空间选择性、低全身毒性和可重复性等优势，使其特别适合治疗口腔癌等浅表肿瘤 [20]。然而，由于光敏剂递送效率低、光组织穿透性有限以及 TME 的异质性，单一疗法的有效性仍然有限 [[21], [22], [23]]。当前的研究趋势集中在将 PTT 与 PDT 结合，并纳入基于纳米载体的递送系统以增强靶向性和治疗效果。同时调节神经调节通路可能进一步破坏神经 - 肿瘤串扰的恶性循环，并提高光疗的有效性。然而，目前仍缺乏在口腔癌中对这一策略的全面研究。
水凝胶是具有高含水量的三维网络，结合粘性、可控药物释放和生物相容性，使其适合局部递送 [24,25]。将光热或光敏纳米材料掺入水凝胶中已实现了光响应治疗平台 [26,27]。聚多巴胺（PDA）提供高效的光热转换和药物负载表面，而叶绿素 e6（Ce6）是一种成熟的光敏剂，在光辐照下产生单线态氧 [[28], [29], [30]]。因此，共负载 PDA 和 Ce6 支持联合 PTT/PDT。罗哌卡因（Rop）是一种局部麻醉剂，阻断神经末梢的电压门控钠通道，可减少 SP 释放。将 Rop 掺入同一局部平台提供了一种将神经调节与光疗结合的方法。
因此，我们开发了一种多模态光敏水凝胶贴片 PDA/Rop-Ce6 负载的多巴胺 - 透明质酸（PDA/Rop-Ce6@DA-HA），整合了 PTT、PDT 和局部麻醉。该平台靶向 SP-Tacr1-Tlr7 信号轴，从而干扰神经介导的肿瘤进展并增强 PTT/PDT 的治疗效果。使用 4- 硝基喹啉 1- 氧化物（4NQO）诱导的类器官和小鼠模型以及背根神经节（DRG）共培养，我们检查了肿瘤行为的外周神经调节，并通过 RNA 测序（RNA-seq）和支持向量机 - 递归特征消除（SVM-RFE）分析鉴定了相关通路。这个实验框架将神经调节与 OSCC 中局部光疗的抗肿瘤效果联系起来。
章节片段
4NQO 诱导的 OSCC 小鼠模型
四周龄雄性 C57BL/6 小鼠（品系代码：219，购自北京维通利华实验动物技术有限公司，中国）在标准饲养条件下适应一周。用丙二醇（Macklin，中国上海）制备浓度为 1 mg/mL 的 4NQO（N8141，Sigma-Aldrich，美国密苏里州圣路易斯）储备液，并在饮用水中进一步稀释至 100 μg/mL 的工作浓度。小鼠给予含 4NQO 的水长达 16 周，
OSCC 类器官的建立以及 SP 和 DRG 的促侵袭作用
通过给予 4NQO 成功获得小鼠 OSCC 组织，随后将其嵌入三维细胞外基质（基于 Matrigel 的系统）以构建重现 OSCC 生物学特征的类器官模型（图 1A）。免疫印迹分析显示，与正常组织相比，类器官中癌细胞标志物细胞角蛋白 5/14 和增殖标志物 Ki-67 的表达水平显著增加。此外，的表达
讨论
基于神经 - 肿瘤相互作用在 OSCC 进展中的潜在作用，我们开发了一种多模态光敏水凝胶贴片，通过阻断 SP-Tacr1-Tlr7 信号轴来抑制肿瘤侵袭并提高 PTT 和 PDT 的疗效。与传统单一疗法相比，该策略通过整合 PTT、PDT 和神经调节到一个统一的治疗平台中，提供了一种独特的方法。在机制上，研究表明 SP 是一种释放的神经肽
结论
Rop 减少了 DRG 衍生的 SP 释放并减弱了 Tacr1-Tlr7/PI3K-Akt 信号传导，伴随着 OSCC 迁移和侵袭的相应减少。将 Rop 和 Ce6 掺入 PDA/DA-HA 光敏水凝胶实现了局部神经调节与 PDT/PTT。在原位和皮下模型中，该组合平台抑制了肿瘤增长并增加了凋亡，在测试条件下没有明显的全身毒性。
这项工作不仅阐明了
数据可用性
支持本研究结果的数据可在合理请求下从通讯作者处获得。
CRediT 作者贡献声明
冯英波：概念化，方法论，调查，数据整理，形式分析，写作 - 原稿。赵俊博：软件，生物信息学分析，数据整理，可视化。张明明：概念化，监督，项目管理，资源，资金获取，写作 - 审查 & 编辑。
动物受试者
本研究按照 ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究获中国医科大学附属口腔学院和医院动物伦理委员会批准。（批准号：2024PS454K）
伦理声明
所有动物实验均获中国医科大学附属口腔学院和医院动物伦理委员会批准（编号：2024PS454K）。
冯英波 | 赵俊博 | 张明明
