《Biomaterials》：Spatiotemporal Controls of Neutrophil Extracellular Traps Boosts Neutrophils Immunotherapy Efficiency Against Solid Tumors
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中性粒细胞胞外陷阱（NETs）通过TGFβ信号通路促进肿瘤微环境免疫抑制，本研究开发纳米平台NE@LTT@DNase1可降解NETs并抑制TGFβ，联合抗PD-1治疗使小鼠肿瘤体积减少74%且生存期延长61%。
金凌霄|陈亮|薛玉成|陈凯悦|陈新鑫|王克雷|王芳倩|曲国新|邵振轩|赵振志|牟浩晨|周浩|张增杰|胡夏宇|雷江楚|陈芳璐|徐建斌|张鹏|李炳浩
浙江大学医学院第二附属医院骨科，骨科肿瘤学服务部，中国杭州310009
摘要
中性粒细胞已成为针对实体瘤的下一代免疫疗法的有希望的候选者。然而，肿瘤诱导的中性粒细胞胞外陷阱（NETs）形成的物理屏障显著限制了循环免疫细胞的迁移和渗透，从而限制了它们的抗肿瘤效果。本研究证明了肿瘤驱动的NETs形成。
通过转化生长因子β（TGFβ）信号通路在中性粒细胞中发挥作用。因此，开发了一种中性粒细胞增强纳米平台（NE@LTT@DNase1），使中性粒细胞能够在保持其先天免疫功能的同时降解NETs。机制上，NE@LTT@DNase1具有双重治疗效果：(i) 通过中性粒细胞表面锚定的DNase1酶促降解已存在的NETs；(ii) 以依赖活性氧的方式，通过内源性赖氨酸-色氨酸-苏氨酸肽（LTT）片段化来时空抑制NETosis。数据显示，NE@LTT@DNase1治疗与NK细胞和T细胞的浸润增加有关，并且中性粒细胞和巨噬细胞向抗肿瘤极化转变，共同有助于逆转免疫抑制的肿瘤微环境（TME）。与抗程序性死亡-1（anti-PD-1）疗法结合使用时，基于NE@LTT@DNase1的免疫疗法策略使肿瘤负荷减少了74%，小鼠的中位生存期延长了61%。总体而言，这些发现为基于中性粒细胞的下一代免疫疗法（NBI）建立了一个新的治疗范式。
引言
基于中性粒细胞的免疫疗法（NBI）作为一种细胞疗法，由于其优越的肿瘤浸润能力和靶向药物递送效率而受到了广泛的研究关注。然而，临床观察发现，浸润肿瘤的中性粒细胞会极化为肿瘤相关中性粒细胞（TANs），同时获得形成中性粒细胞胞外陷阱（NETs）的能力，最终在多种实体恶性肿瘤中表现出促肿瘤表型。机制上，TAN衍生的NETs是由中性粒细胞释放的无细胞脱氧核糖核酸（DNA）、蛋白质和酶组成的网状结构，通过物理阻碍淋巴细胞浸润（特别是CD8+细胞毒性T细胞和NK细胞）来建立免疫抑制的物理隔离区。NETs驱动的免疫抑制形成了一个自我延续的循环，加剧了肿瘤微环境（TME）的耐受性，最终降低了基于中性粒细胞的免疫疗法的效果。通过DNase I或PAD4抑制剂抑制NETs已被证明可以恢复T细胞浸润，从而通过与免疫检查点阻断的协同作用增强T细胞介导的细胞毒性和减少肿瘤免疫逃逸。当前的研究应重点解码驱动NETosis的肿瘤衍生信号，破坏NET形成，并改造中性粒细胞以克服NETs衍生的抵抗。
在癌症治疗过程中，中性粒细胞的重新编程值得关注。一旦循环中的中性粒细胞浸润肿瘤，它们就会受到肿瘤细胞的重新编程，获得生成NETs的能力。转化生长因子β（TGFβ）信号在癌症进展中起关键作用，在TANs中高度激活，表现为促肿瘤表型，具有免疫抑制特性和受损的抗肿瘤免疫。实验证据表明，抑制TGFβ信号可以部分恢复中性粒细胞介导的肿瘤监视功能。因此，抑制TGFβ信号被认为是提高当前和未来免疫疗法效果的前提和主要途径。然而，TGFβ调节是否直接影响NETosis的形成并从而减轻中性粒细胞的促肿瘤效应仍不清楚，这突显了进一步研究其中性粒细胞基础免疫疗法的机制作用和治疗潜力的必要性。
本研究表明，TGF-β信号在过继转移后驱动肿瘤内中性粒细胞的NETs形成，促进了免疫抑制性TME的发展。为了解决这个问题，开发了一种基于中性粒细胞的纳米平台（NE@LTT@DNase I），该平台能够降解已存在的NETs并同时抑制TGFβ信号，从而防止NETs的复发。NE@LTT@DNase1有效阻断了携带肿瘤的小鼠中的肿瘤诱导NETs形成。此外，NE@LTT@DNase1治疗显著促进了NK细胞和T细胞的形成，同时重新编程了中性粒细胞和巨噬细胞，并缓解了髓系来源的免疫抑制性TME。与抗PD-1抗体结合使用时，NE@LTT@DNase1显著减少了肿瘤负荷，并使小鼠的中位生存期延长了61%。总体而言，NE@LTT@DNase1策略通过靶向和清除NETs，可能促进更广泛的基于中性粒细胞的癌症免疫疗法。
章节摘录
TGFβ信号通路对NET形成至关重要
化疗耐药性、免疫逃逸机制和肿瘤抗原稳定性等持续存在的挑战仍然是有效肿瘤管理的关键障碍。基于自体免疫细胞的治疗策略，包括基于中性粒细胞的免疫疗法，已被广泛研究作为潜在的解决方案。中性粒细胞表面携带主要组织相容性复合体（MHC）分子。在同种异体移植过程中，宿主T细胞可能通过这些分子识别外来中性粒细胞。
结论
本研究表明，TGFβ通路是过继转移后肿瘤浸润中性粒细胞中NETs持续形成的关键驱动因素，选择性阻断中性粒细胞中的TGFβ信号足以抑制TME中的NETosis。此外，NE@LTT@DNase1实现了NETs的协调时空降解和抑制，从而促进了免疫细胞的浸润并增强了随后的PD-1检查点阻断的效果。
这突显了……的潜力
CRediT作者贡献声明
金凌霄：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿。
陈亮：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，验证。
薛玉成：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿。
雷江楚：数据管理。
陈凯悦：撰写 – 原稿。
陈芳璐：正式分析。
陈新鑫：撰写 – 原稿。
徐建斌：验证，资金获取，正式分析。
王克雷：正式分析。
张鹏：验证。
王芳倩：正式分析。
材料
从SLAC公司（中国上海）购买了5至8周大的Balb/c雌性小鼠。所有动物研究均获得了浙江大学医学院动物护理和使用委员会的批准。卵磷脂和胆固醇购自上海Aladdin生化技术有限公司（中国上海）。DSPE-TK-PEG2000-TAT、DSPE-PEG2000-DNase1购自西安瑞希生物科技有限公司（中国西安）。所有荧光抗体均来自BioLegend。
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
数据可用性
支持本研究结果的数据可向相应作者索取。由于隐私或伦理限制，这些数据不公开。
利益冲突声明
我，李炳浩，声明与提交给《Biomaterials》的手稿“中性粒细胞胞外陷阱的时空控制提高了针对实体瘤的中性粒细胞免疫疗法效率”无关的利益冲突。我确认手稿中报告的结果和解释是原创的，没有抄袭。
我声明已阅读并理解《Biomaterials》的利益冲突政策，并了解未能披露……
致谢
金凌霄、陈亮和薛玉成对这项工作做出了同等贡献。作者感谢浙江省运动系统疾病研究与精准治疗重点实验室的所有工作人员。本研究得到了中央高校基础研究基金（226-2024-00012，资助给B. Li）、浙江大学医师精英培训奖学金（171132002，资助给B. Li）以及浙江省自然科学杰出青年奖学金的支持和资助。
