免疫原性细胞死亡（ICD）诱导的光化学疗法序贯免疫激活的仿生细胞膜-粘土平台重编程化疗免疫治疗

《Materials Today Bio》：Reprogramming Chemoimmunotherapy via Biomimetic Cell Membrane- Clay Platform to Amplify Prime–Boost Antitumor Immunity

　　

化疗免疫治疗作为一种将化疗与免疫治疗相结合的策略，在癌症治疗中已崭露头角。然而，传统的化疗免疫治疗方案通常先进行化疗或免疫原性细胞死亡（ICD）诱导的化疗，随后再进行免疫治疗，这种方式可能因药物毒性、药物诱导的免疫抑制以及免疫记忆形成不足而损害免疫应答。因此，治疗效果受到免疫激活与细胞毒性治疗时序性的关键影响。本研究开发了一种基于癌症细胞膜包被的层状双氢氧化物生物材料（CCM-LDHs）的免疫启动型化疗免疫治疗策略（即先免疫治疗，后三模态光化学疗法），以此重编程传统的化疗免疫治疗时序。通过将CpG相关的LDHs与牛血清白蛋白（BSA）包被，构建了具有免疫调节佐剂功能的体系以促进CCM的免疫反应并减少免疫逃逸。通过精确调控CCM与LDHs的比例，仿生CCM-LDHs既可作为抗原储存库促进树突状细胞（DC）活化和T细胞启动，又可作为同源肿瘤靶向载体增强药物的细胞内吞以提高疗效。体外和体内研究均表明，相较于传统的ICD诱导化疗免疫治疗，先免疫启动后ICD诱导光化学疗法能够激发更强的细胞毒性T细胞应答，并建立稳健的免疫记忆，从而支持长期的抗肿瘤免疫监视。

该研究针对传统化疗免疫治疗因时序不当导致的免疫抑制和疗效受限问题，开发了一种基于层状双氢氧化物（LDH）和癌症细胞膜（CCM）的仿生纳米平台，实现了“疫苗启动-光化学疗法增强”的时序重编程。研究人员构建了两种核心纳米制剂：LGCB疫苗（由CCM、CpG佐剂和BSA包被的LDH组成）和LIPBC纳米药物（共载吲哚菁绿（ICG）、BSA-紫杉醇（PTX）并由CCM包被）。研究采用雌性C57BL/6J小鼠建立的单侧及双侧黑色素瘤（B16F0细胞系）模型，通过流式细胞术、激光共聚焦显微镜、酶联免疫吸附试验（ELISA）及体内外药效学评估等手段，系统评价了该策略的抗肿瘤效果及免疫机制。研究结果表明，先给予LGCB疫苗进行免疫启动，随后进行LIPBC联合近红外（NIR）照射的三模态光化学疗法，能够显著逆转肿瘤微环境的免疫抑制状态，诱导强烈的树突状细胞（DC）成熟和细胞毒性T淋巴细胞（CTL）浸润，最终实现对原发性和远端肿瘤的长期抑制，并建立了强大的免疫记忆。该研究成果发表于《Materials Today Bio》。

关键技术方法主要包括：1. 仿生纳米平台的构建与表征，包括LGCB疫苗和LIPBC纳米药物的合成及其物理化学性质分析；2. 体外细胞实验，涵盖B16F0细胞和骨髓源性树突状细胞（BMDC）的摄取、细胞毒性（MTT法）、活性氧（ROS）产生、钙网蛋白（CRT）暴露及DC成熟评估；3. 体内动物实验，利用C57BL/6J小鼠建立单侧和双侧黑色素瘤模型，比较不同给药时序（LGCB先于LIPBC vs. LIPBC先于LGCB）下的肿瘤生长抑制率、体重变化及器官安全性；4. 免疫系统分析，通过流式细胞术检测淋巴结中DC成熟标志物（CD40、CD80、CD86）及T细胞亚群（CD4+、CD8+），ELISA检测血清中细胞因子（TNF-α、IL-6、IFN-γ）及酪氨酸酶相关蛋白2（Trp2）特异性抗体水平，并通过免疫组化评估肿瘤浸润T细胞情况。

研究结果部分：

1. 1.
   LGCB和LIPBC生物材料及光热性能的特征：研究人员成功制备了LGCB疫苗和三模态光热-光动力-化疗纳米药物LIPBC。透射电子显微镜（TEM）显示两者均保留了LDH的六边形片状形态及核壳结构，动态光散射（DLS）和zeta电位证实CCM成功包被。LIPBC在808 nm激光照射下表现出优异的光热转换性能，温度升至48.2°C，高于游离ICG，这归因于ICG嵌入LDH层间后的红移现象增强了光稳定性。
2. 2.
   三模态光热-光动力-化疗纳米药物（LIPBC）的精准靶向与肿瘤抑制：细胞实验表明，CCM包被显著增强了LIPBC对B16F0细胞的同源靶向摄取能力（约3倍）。体外细胞毒性实验结合CompuSyn软件分析显示，LIPBC联合激光照射（LIPBC+L）对B16F0细胞的半数抑制浓度（IC50）最低，组合指数（CI）小于1，证实了化疗、光热治疗（PTT）和光动力治疗（PDT）三者间的显著协同效应。此外，LIPBC+L组诱导了更高水平的细胞内ROS产生和钙网蛋白（CRT）暴露，表明其能有效诱导免疫原性细胞死亡（ICD），并促进BMDC的成熟。
3. 3.
   LGCB介导的抗原提呈细胞（APC）内化和树突状细胞（DC）成熟：研究发现LGCB能被BMDC高效内化。与单独组分相比，LGCB处理组显著上调了BMDC表面共刺激分子CD40、CD80和CD86的平均荧光强度（MFI），证明了CCM（抗原）与CpG（佐剂）在LDH载体上的协同作用，有效促进了DC的成熟和抗原提呈能力。
4. 4.
   体内光热条件的优化：通过在体实验比较不同功率密度（0.25、0.3、0.4 W/cm2）的激光照射效果，确定0.25 W/cm2为最佳功率。该条件下肿瘤部位温度可升至47.1°C，既能实现有效的肿瘤消融，又避免了对周围健康组织造成热损伤。
5. 5.
   重编程治疗时序以最大化启动-增强化疗免疫治疗：在单侧肿瘤模型中，研究人员比较了两种时序策略。结果显示，“LGCB疫苗→LIPBC+L”（G1）组相比“LIPBC+L→LGCB疫苗”（G2）组，能更有效地抑制肿瘤复发。机制研究表明，G1组诱导了更高水平的肿瘤内ROS和CRT暴露，促进了淋巴结中DC的成熟（CD11c+CD80+/CD86+比例显著增加）以及CD4+和CD8+ T细胞的活化。
6. 6.
   长期免疫治疗效果和免疫应答：在双侧肿瘤模型中，G1组对原发性肿瘤和远端肿瘤均表现出最强的抑制效果，远端肿瘤抑制率高达94.6%。重要的是，G1组显著增加了肿瘤组织中CD3+CD4+和CD3+CD8+ T细胞的浸润，提升了血清中Trp2特异性IgG及促炎因子（IFN-γ、TNF-α、IL-6）的水平。此外，脾脏效应记忆T细胞（TEM，CD44+CD62L-）的比例在G1组中最高，表明该策略成功建立了长效的系统性抗肿瘤免疫记忆。

讨论与结论部分总结：研究人员得出结论，基于LDH-CCM平台重编程了启动-增强化疗免疫治疗。LGCB疫苗首先启动抗肿瘤免疫，随后LIPBC+L通过低剂量药物实现肿瘤消除并进行免疫刺激增强。与传统光化疗优先策略相比，疫苗优先方案减轻了化疗相关的免疫限制，产生了更强的系统性抗肿瘤免疫，改善了对原发性和远端黑色素瘤的控制。LGCB疫苗作为载体和佐剂促进了抗原提呈细胞（APC）的摄取和DC成熟，而LIPBC则通过PTT、PDT和化疗有效杀伤肿瘤细胞并诱导ICD标志（如CRT暴露），从而促进DC识别和激活。体外协同分析证实了LIPBC三模态治疗的协同效应。体内结果进一步证明，LGCB-LIPBC+L增加了瘤内CD8+ T淋巴细胞浸润和抗原特异性免疫应答，最终实现对原发及远端肿瘤的优越抑制，并激活记忆T细胞以构建针对癌症复发的长期免疫监视。这种由LDH-CCM实现的精准化疗免疫治疗通过协调免疫启动与治疗增强，为癌症治疗提供了潜在的临床转化意义。