抑制性腫瘤微環境(STM)是癌細胞用以逃避免疫監視以及對抗免疫治療的關鍵,也是近年來的研究熱點之一。支撐STM的核心細胞系——
髓性來源抑制細胞(MDSCs)也引起了科學家的關注。MDSCs起源於骨髓祖細胞和未成熟髓細胞,其正常分化路徑的終點為樹突狀細胞、巨噬細胞或粒細胞,腫瘤微環境可觸發其不完全分化,最終形成MDSCs。同時,MDSCs的存在幫助腫瘤誘導調節性T細胞的產生,進一步增強其免疫抑制性,共同削弱以細胞毒性T細胞為代表的抗癌免疫反應。遺憾的是,臨床常規治療手段如放射線治療及諸多化療方案,都存在治療後上調包括COX-2、IL-6、G-CSF、VEGF等細胞因子的可能,顯著提升脾臟或血行性MDSCs向腫瘤組織的募集,最終誘發免疫耐受以及腫瘤復發。完成對於腫瘤組織的殺傷同時避免MDSCs的募集是提升抗癌治療效果的關鍵。
南京大學和
南京醫科大學的研究者通過分析發現,傳統放射線治療後加劇局部組織乏氧,通過HIF相關信號軸觸發MDSCs的募集,因此理想治療手段的核心要素是要有效避免高劑量射線的輻照,同時保證治療效果。由此判斷,增敏的放射治療是一個理想的選擇。為了增強癌細胞,尤其是深層乏氧組織癌細胞對於放射線的敏感性,引入活性氧組分或利用金屬原子的韌致輻射誘導自由基產生是兩大主流策略,他們的科學設想是能否通過單一納米藥物同時觸發兩種增敏模式,最大限度增強射線對於癌組織殺傷,同時需要解決的關鍵問題是該治療策略既要觸發自由基產生,同時又不能以組織內氧氣為原料,否則將會導致乏氧情況惡化。受啟發於細胞膜基仿生遞送系統,結合之前NIR激活型Type-I光敏劑的研究基礎(ACS Appl. Mater. Interfaces,
2018, 10, 1132-1146),他們認為
光敏劑Bi2WO6 (BW)是一種理想的兼具非氧依賴型活性氧產生以及重金屬增敏放療效果的藥物,並且進一步提出設想
通過血小板來源細胞膜(PM)包裹的方式,解決BW瘤內滲透性差的問題,實現對於全瘤組織的增敏。以此為目標,研究者測試了PM-BW聯合放療的抗癌效果以及治療後預防MDSCs募集的能力。
結果顯示相較於光動力/放療治療方案,研究者提出的治療策略體現了如下的一些特點及優勢:(1) NIR光觸發治療,同步刺激活性氧自由基產生及溫合熱療,控制殺傷範圍僅限於腫瘤組織;(2) ROS從內部破壞PM完整性,將輸運至深層腫瘤的BW釋放後,藉由間質壓力輔助,進一步擴散覆蓋全腫瘤組織;(3) BW穩定性極佳,單次注射後可被反覆激發並協同增敏放療;(4) 治療後腫瘤組織乏氧狀況得到長效緩解,避免了MDSCs的募集,協同放大免疫性死亡所觸發的獲得性抗癌免疫反應。(5) 促進普通T細胞活化增值為效應T細胞(CTLs),同時有助於它們對腫瘤的浸潤,有效殺傷原發瘤,同時控制遠端轉移瘤的發展。
相關論文近期發表於Wiley旗下材料科學專業期刊
Advanced Functional Materials,南京大學現代工程與應用科學學院
胡勇教授,南京大學化學化工學院
蔣錫群教授及南京醫科大學藥學院
霍達教授為本文的共同通訊作者。南京大學現代工程與應用科學學院2014級直博生
張超為本文的第一作者。該項目得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金面上項目、江蘇省自然科學基金的資助,也得到了南京大學所提供的大力支持。Bypassing the immunosuppression of myeloid-derived suppressor cells by reversing tumor hypoxia using platelet-inspired platformChao Zhang, Donglin Xia, Jiahao Liu, Da Huo, Xiqun Jiang, Yong HuAdv. Funct. Mater.,
2020, 30, 2000189, DOI: 10.1002/adfm.202000189
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