《Bioactive Materials》：Chronic inflammation-responsive hydrogel restores myeloid-T cell crosstalk to reinvigorate antitumor immunity against metastatic colorectal cancer
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本文针对中晚期肿瘤慢性炎症导致的促癌免疫微环境及免疫治疗耐药难题，报道了一种由慢性炎症条件触发的、可将促癌炎症逆转为免疫监视的智能水凝胶（TRANS）。该研究创新性地将COX-2/PGE2通路抑制剂塞来昔布、Flt-3L及4-1BB激动剂共载于ROS响应性水凝胶中，通过重塑髓系细胞与T细胞的交互（CXCL9/10-CXCR3/DPP4轴），成功抑制了结直肠癌的原发与转移灶生长，并诱导了抗肿瘤免疫记忆。该工作为通过调控“炎症-免疫”动态平衡来增强肿瘤免疫治疗提供了新视角。
肿瘤，这个人类健康长期以来的劲敌，其狡猾之处不仅在于自身的异常增殖，更在于能“腐蚀”周围的微环境，将其变为有利于自身生长和扩散的“沃土”。在众多“帮凶”中，慢性炎症扮演了关键角色。它像一团不灭的、低度燃烧的火焰，持续刺激肿瘤细胞，抑制免疫系统的攻击，导致免疫治疗常常“力不从心”。特别是在结直肠癌中，超过半数的患者最终会发生转移，而常规化疗效果有限，预后不佳。那么，能否扑灭这团“促癌”的火焰，并同时唤醒沉睡的免疫系统，实现“釜底抽薪”呢？这是当前肿瘤免疫治疗领域面临的重大挑战。近期，一项发表在《Bioactive Materials》上的研究给出了一个极具潜力的解决方案。研究人员设计了一种能够智能响应肿瘤炎症微环境的水凝胶，它不仅能够精准“灭火”（抑制慢性炎症），还能主动“招兵买马”（招募和激活免疫细胞），从而重塑肿瘤免疫微环境，对结直肠癌的原发瘤、转移灶乃至复发都展现出了强大的抑制效果。
为了验证这一设想，研究者们综合运用了多种前沿技术。他们利用生物信息学数据库（如GEPIA2、TIMER 2.0）分析了炎症因子与癌症发展的关联。核心的实验围绕一种新型水凝胶（TRANS）展开，该水凝胶由氧化甘露聚糖和化学修饰的硫酸软骨素交联形成，通过扫描电镜、流变学和高效液相色谱法表征了其多孔结构、力学性能和活性成分（塞来昔布、Flt-3L、α-CD137）的释放行为。研究构建了小鼠CT26结直肠癌皮下瘤、双侧瘤、肺转移和肝转移模型，通过活体成像、肿瘤体积测量、组织重量和H&E染色评价疗效。免疫细胞功能通过流式细胞术、酶联免疫吸附试验、免疫荧光和体外共培养实验进行检测。机制层面，研究采用了单细胞RNA测序技术深入解析了TRANS处理前后肿瘤微环境中各类免疫细胞的转录组变化，并使用CellphoneDB数据库分析了细胞间通讯网络。此外，还结合了Western blot、qPCR等技术在分子水平验证相关通路。
2.1. 肿瘤来源的PGE2与慢性炎症相关
通过生物信息学分析，研究人员发现慢性炎症因子在多种肿瘤中高表达，且与环氧合酶-2（Cyclooxygenase-2, COX-2）基因Ptgs2的表达呈强正相关。在体外实验中，使用选择性COX-2抑制剂塞来昔布处理肿瘤细胞条件培养基，可有效降低前列腺素E2水平，并促进树突状细胞成熟、诱导巨噬细胞向M1型极化、增强T细胞活化。这初步证实了阻断肿瘤微环境中的PGE2通路有助于改善免疫抑制状态。
2.2. 持续PGE2阻断在体外激活免疫细胞
为了克服塞来昔布半衰期短、易反弹的问题，研究团队将其装载于一种ROS响应性的多糖水凝胶中，形成Gel-CXB。该制剂能在氧化应激条件下持续释放药物。体外实验表明，与游离塞来昔布相比，Gel-CXB处理后的肿瘤条件培养基能更有效地增加具有迁移能力的CD103+树突状细胞比例，促进经典1型树突状细胞分泌CXCL9和表达共刺激分子，并将巨噬细胞重编程为具有更强抗原提呈能力的M1表型，同时特异性增强CD8+T细胞的活化标志CD69和CD137的表达。
2.3. 持续PGE2阻断有助于体内免疫微环境重塑
在小鼠CT26肿瘤模型中，瘤周注射Gel-CXB相比游离塞来昔布，能更持久地维持肿瘤内CD8+T细胞和树突状细胞的浸润，并促进树突状细胞成熟。疗效上，Gel-CXB的肿瘤生长抑制率也高于塞来昔布单药。这些结果说明，通过水凝胶实现PGE2通路的持续抑制，能更有效地改善局部免疫微环境。
2.4. TRANS抑制结直肠癌体内生长
基于上述发现，研究进一步升级了策略，开发了“TRANS”水凝胶，其同时封装了塞来昔布、树突状细胞生长因子Flt-3L和T细胞共刺激分子4-1BB的激动剂。在CT26荷瘤小鼠模型中，TRANS表现出最强的抗肿瘤效果，抑制率达87.50%。机制上，TRANS显著增加了肿瘤内CD45+白细胞、CD11c+树突状细胞的浸润，提高了M1型巨噬细胞比例，并大幅提升了CD8+T细胞的丰度。
2.5. TRANS引发系统性抗肿瘤免疫应答
TRANS的治疗效果不局限于局部。在双侧肿瘤模型中，它不仅抑制了被注射的一侧（原发性）肿瘤，对未注射的另一侧（继发性）肿瘤也显示出高达88.74%的抑制率，表明其诱导了强大的系统性免疫反应。分析显示，TRANS处理小鼠的淋巴结、脾脏和血液中，活化的树突状细胞和CD8+T细胞比例均显著增加，脾脏T细胞在再刺激后能产生更多IFN-γ，并具有更强的体外杀伤肿瘤细胞能力。
2.6. TRANS减轻转移负荷并建立抗肿瘤免疫记忆
在更严峻的肺转移和肝转移模型中，TRANS治疗能显著减少转移灶的数量和负荷。此外，在肿瘤切除后的再攻击实验中，绝大多数经TRANS预处理的小鼠能抵抗同种肿瘤的再次接种，并显示出对异种肿瘤的部分交叉保护作用。免疫分析发现，TRANS处理促进了中枢记忆T细胞和效应记忆T细胞的生成，这为其持久的保护效果提供了机制解释。
2.7. TRANS重编程肿瘤浸润髓系细胞的免疫表型
通过单细胞RNA测序深度解析肿瘤免疫微环境，发现TRANS处理后，肿瘤内树突状细胞和M1型巨噬细胞的比例增加，而M2型巨噬细胞减少。通路分析显示，TRANS上调了M1巨噬细胞中与抗原加工提呈、吞噬体形成、NOD样受体和JAK-STAT信号通路相关的基因。同时，M2巨噬细胞中糖酵解和抗原提呈通路也被上调，提示其向抗炎表型转化。体外实验证实，TRANS条件培养基可促进巨噬细胞向M1极化，并增强其抗原提呈能力，进而激活T细胞。
2.8. TRANS调节肿瘤浸润淋巴细胞功能
对肿瘤浸润淋巴细胞的单细胞测序分析表明，TRANS增加了细胞毒性CD8+效应T细胞、增殖性CD8+T细胞和干扰素阳性T细胞的比例，同时降低了调节性T细胞的比例。这些T细胞显示出代谢、活化和细胞毒性相关基因的上调。细胞通讯分析揭示，TRANS通过增强髓系细胞（分泌CXCL9、CXCL10）与T细胞（表达CXCR3、DPP4）之间的CXCL9/10-CXCR3/DPP4相互作用轴，招募并激活了更多的抗肿瘤T细胞。
2.9. TRANS介导的抗肿瘤功效依赖于早期浸润的T细胞，并可被TIM3阻断增强
通过使用T细胞外排抑制剂FTY720的实验证明，TRANS的抗肿瘤作用主要依赖于早期浸润至肿瘤的T细胞。尽管TRANS强烈激活了T细胞，但也伴随着T细胞耗竭标志物TIM3的表达上调。将TRANS与TIM3阻断抗体联用，可产生协同抗肿瘤效果，进一步延长小鼠生存期。
本研究得出结论，肿瘤微环境中慢性炎症与免疫监视的失衡是导致免疫治疗失败的关键。传统的单一抗炎策略往往忽视了对功能失调的髓系细胞和T细胞的修复及其间通讯的重建。针对这一困境，该工作成功开发了一种慢性炎症触发、促癌炎症-免疫监视转换型智能水凝胶“TRANS”。该系统能响应肿瘤部位的高氧化应激，持续释放COX-2抑制剂塞来昔布，阻断COX-2/PGE2通路，重编程肿瘤相关巨噬细胞，减轻促癌炎症。同时，其搭载的Flt-3L和4-1BB激动剂可分别招募cDC1和活化肿瘤浸润T细胞，从而复兴免疫监视。TRANS在结直肠癌模型中能高效抑制原发瘤和转移瘤生长，诱导抗肿瘤免疫记忆，其核心机制在于通过优化CXCL9/10-CXCR3/DPP4介导的髓系细胞与T细胞间的交互作用。该研究为通过再平衡“炎症-免疫”动力学来创新免疫治疗策略提供了全新的视角和有力的工具。
