纳米佐剂介导的膜打孔通过调控线粒体代谢下调PD-L1并上调STING增强抗肿瘤免疫

《Bioactive Materials》：Nanoadjuvant-based membrane poration boosts antitumor immunity via modulating mitochondrial metabolism to downregulate PD-L1 and upregulate STING

　　

刺激因子干扰素基因（STING）通路激活是癌症免疫治疗中有前景的策略。然而，STING激动剂的临床转化受限于低效的细胞内递送和负反馈免疫检查点分子程序性死亡配体1（PD-L1）的代偿性上调。此外，核内PD-L1通过转录抑制STING诱导耐药，但临床获批的抗PD-L1抗体不能靶向核内PD-L1，限制其疗效。研究人员开发了纳米佐剂（cGAMP + Halicin@PFDBA），通过强效下调PD-L1并增加STING蛋白水平来增强STING介导的抗肿瘤免疫。该纳米佐剂靶向肿瘤细胞表面过表达的唾液酸，经膜打孔将STING激动剂2′3′-cGAMP递送至胞内以激活先天免疫，并递送halicin抑制线粒体氧化磷酸化，从而激活AMPK信号，下调PD-L1并升高STING蛋白水平。在固有低STING表达的肿瘤中，STING上调对有效通路激活至关重要。这种代谢与免疫通路的双重调控引发强效抗肿瘤免疫。小鼠给药后，超过60%的皮下和原位肿瘤完全消退，并消除深部组织转移。结果表明，调控线粒体代谢是克服当前STING通路免疫治疗局限性的有前景策略。

《Bioactive Materials》刊发的该研究面向STING（stimulator of interferon genes，刺激因子干扰素基因）通路癌症免疫治疗的核心瓶颈。现有问题中，STING激动剂如2′3′-cGAMP存在高负电、亲水、易酶解、内吞陷于溶酶体等递送障碍；STING激活后经JAK–STAT轴诱导PD-L1上调形成负反馈；核内PD-L1还可结合STING启动子抑制其转录，而抗PD-L1单抗仅靶向膜PD-L1，无法中和胞质与核内池。同时，多种恶性肿瘤中STING表达下调，使单药响应率低。为突破“递送效率低—PD-L1负反馈—STING低表达”三重抑制，研究人员构建硼酸功能化阳离子共聚物PFDBA，共包载2′3′-cGAMP与线粒体电子传递链抑制剂halicin，形成cGAMP + Halicin@PFDBA纳米佐剂，借助硼酸–唾液酸作用实现肿瘤靶向与膜打孔胞质递送，并用halicin抑制氧化磷酸化（OXPHOS）激活AMPK，下调PD-L1、解除核PD-L1对STING的转录抑制并提升STING蛋白水平。该研究的重要意义在于把线粒体代谢调控与STING先天免疫激活耦联，为STING免疫治疗提供代谢–免疫轴协同新范式。

关键技术方法方面，研究人员以4T1、A549等肿瘤细胞及BALB/c小鼠来源骨髓树突状细胞（BMDC）、骨髓巨噬细胞（BMDM）为模型；体内采用4T1原位三阴性乳腺癌、CT26结肠癌、MC38结直肠癌及PD-L1敲除MC38小鼠队列；以膜打孔递送、Seahorse耗氧率检测、JC-1膜电位分析、转录组测序、流式免疫分型、核质分离、Western blotting与RT-qPCR为主要手段，并在部分实验用Compound C及AMPK敲低验证通路依赖性。

2.1 PFDBA NPs经膜打孔促进2′3′-cGAMP胞内递送并激活STING通路：研究人员通过粒径、ζ电位、扫描电镜、ATP/HMGB1释放、流式与共聚焦证明PFDBA纳米粒约50–60 nm、正电荷，硼酸与膜唾液酸形成可逆硼酸酯产生瞬时膜孔；cGAMP@PFDBA使cGAMP摄取由游离组低于20%升至90%以上，并增强p-STING、p-TBK1、p-IRF3及CCL5、CXCL10、IFN-β等分泌，但同时伴PD-L1上调，提示需联合PD-L1调控。

2.2 Halicin抑制线粒体氧化磷酸化调控PD-L1与STING表达：研究人员用共定位、Seahorse、JC-1、电镜显示halicin定位于线粒体，降低基础与最大耗氧率，去极化线粒体并破坏嵴结构；halicin升高p-AMPK，使PD-L1蛋白降至约20%，核PD-L1减少，STING mRNA与蛋白上升；Compound C及AMPK敲除可逆转该效应，证实AMPK依赖。

2.3 cGAMP + Halicin@PFDBA重塑转录组特征：研究人员对4T1做bulk RNA-seq，PCA、火山图与GO/KEGG显示处理组显著分离，干扰素刺激基因、趋化因子、抗原提呈与T细胞活化基因上调，AMPK信号与线粒体呼吸链相关集富集，证明代谢与免疫转录程序协同。

2.4 cGAMP + Halicin@PFDBA促进体外免疫激活：研究人员将纳米处理4T1与BMDC/BMDM共培养，cGAMP + Halicin@PFDBA使成熟DC（CD11c⁺CD80⁺CD86⁺）达57.6%，促炎TNF-α、IL-6升高，TGF-β、IL-10下降；M2样巨噬细胞由71.8%降至1.65%，M1样与iNOS上升、ARG1下降，实现巨噬极向重编程。

2.5 cGAMP + Halicin@PFDBA优异肿瘤靶向：研究人员以DIR标记与cGMP–Dy547示踪，活体及离体成像显示PFDBA随时间在瘤区富集；儿茶酚屏蔽苯硼酸后肿瘤荧光减弱，证明靶向依赖硼酸–唾液酸相互作用。

2.6 皮下模型诱导持久抗肿瘤免疫：在CT26、MC38模型中，cGAMP + Halicin@PFDBA较PFDBA、单药、cGAMP@PFDBA+αPD-L1显著缩瘤，CT26中60%存活至第60天，MC38中80%完全缓解且再攻击不复发；PD-L1 KO MC38中联合优势消失，说明疗效依赖PD-L1调控。瘤内成熟DC、M1/M2比、外周CD4⁺/CD8⁺ T细胞均提升。

2.7 代谢–免疫轴协同根除原位TNBC并抑转移：4T1原位模型中80%完全缓解，生物发光信号消失；瘤组织p-AMPK升高、PD-L1降低、STING mRNA上升，DC成熟、M1样巨噬增加、CD8⁺ T细胞浸润增强；肺肝转移结节与脏器重量显著降低，血清促炎细胞因子升高，脾与淋巴结免疫重塑。

讨论部分总结：研究人员指出，膜打孔解决亲水负电STING激动剂胞质递送难题，halicin经OXPHOS–AMPK轴同时削减产毒负反馈PD-L1与核内转录抑制池，使低STING肿瘤获得通路激活前提；该“代谢扰动+先天免疫启动+适应性免疫动员”的纳米协同策略优于单抗仅阻断膜PD-L1，也克服cGAS被核小体隔离等天然感知受限。转录组与多模型疗效共同支持线粒体代谢可作为STING免疫治疗的可控节点。

结论部分翻译：研究人员开发了一种硼酸功能化阳离子平台，用于共递送STING激动剂2′3′-cGAMP与线粒体电子传递链抑制剂halicin，旨在克服癌症治疗中先天免疫激活不足的问题。递送的STING激动剂启动先天免疫信号，而halicin调控线粒体呼吸以激活AMPK。AMPK激活随后降低PD-L1丰度并进一步提高STING蛋白水平，建立代谢–免疫轴协同调控。同时，硼酸基序通过特异性识别肿瘤细胞膜上的唾液酸实现肿瘤靶向，使cGAMP + Halicin@PFDBA高效瘤内聚集。该协同共递送策略有效激活肿瘤细胞STING通路并抑制PD-L1，从而协调先天与适应性免疫应答。体内实验中，cGAMP + Halicin@PFDBA强力抑制皮下CT26与MC38及原位4T1肿瘤生长，在逾60%处理小鼠中根除肿瘤，并引发抑制转移的强效免疫应答。总之，这些发现阐明了肿瘤内代谢与免疫通路共调控的机制路径，显著拓展了基于STING的癌症免疫治疗策略。