《Journal of Controlled Release》：Macrophage-hitchhiking nanomedicine codelivering gemcitabine and KRAS G12D inhibitor orchestrates chemo-immunotherapy for metastatic colorectal cancer
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朱柳英|沙永杰|曲艳仪|苗世宇|蔡光|吕润凯|张晓硕|钟志远|孟凤华中国苏州苏州大学化学、化学工程与材料科学学院生物医学聚合物实验室，邮编215123摘要KRAS G12D突变的转移性结直肠癌（mCRC）由于对免疫疗法的强烈抵抗性和药物在转移病灶中的输送效果不佳，构成了一个严峻的
朱柳英|沙永杰|曲艳仪|苗世宇|蔡光|吕润凯|张晓硕|钟志远|孟凤华
中国苏州苏州大学化学、化学工程与材料科学学院生物医学聚合物实验室，邮编215123
摘要 KRAS G12D突变的转移性结直肠癌（mCRC）由于对免疫疗法的强烈抵抗性和药物在转移病灶中的输送效果不佳，构成了一个严峻的临床挑战。在这项研究中，我们开发了一种利用巨噬细胞趋化性的胶束纳米药物（GemkiM），该药物能够选择性地将KRAS G12D抑制剂和吉西他滨前药输送到mCRC的肺转移灶。除了靶向输送外，GemkiM在最佳药物比例下还能在CT26结直肠癌细胞中诱导凋亡和铁死亡，从而引发广泛的DNA损伤并激活cGAS-STING通路，促进免疫原性细胞死亡（ICD）。这一机制逆转了“冷”转移性肿瘤微环境，并恢复了肿瘤对免疫检查点阻断的响应性。值得注意的是，GemkiM是通过巨噬细胞进行转运来靶向CT26肺转移灶的。在一个严格的肺转移性CRC模型中，GemkiM显著抑制了肿瘤生长并引发了全身性的抗肿瘤免疫反应，有效增强了抗PD-1免疫检查点阻断疗法的效果，使治愈率达到了50%。这项工作表明，通过巨噬细胞介导的运输进行靶向化疗-免疫疗法可能为克服KRAS驱动的转移性癌症提供一种独特的治疗策略。
引言 结直肠癌（CRC）是全球癌症相关死亡的主要原因之一[1]。转移性CRC（mCRC）患者的预后尤其较差。目前的临床标准治疗主要依赖于全身性化疗（如FOLFOX或FOLFIRI），但这些方法受到脱靶毒性、药物耐药性和药物在转移病灶中积累不足的严重限制[2]。特别是，40%的mCRC患者存在KRAS突变[3]。近年来，针对KRAS突变体的分子抑制剂（如MRTX1133针对KRAS G12D突变体，sotorasib针对KRAS G12C突变体）得到了快速发展[4][5]。然而，由于这些抑制剂的药代动力学高度可变、肿瘤选择性差以及靶点抑制作用短暂[6][7]，其在mCRC中的临床效果并不理想。此外，通过补偿性信号通路（如EGFR）产生的适应性耐药性进一步降低了其治疗效果[8][9]。
近年来，纳米药物在靶向输送和联合治疗方面的应用已在包括KRAS突变肺癌、胰腺癌和CRC在内的不同肿瘤模型中显示出改善疗效[10][11]。mCRC的“冷”肿瘤微环境（TME）具有免疫抑制性的微卫星稳定（MSS）表型，对包括免疫检查点阻断（ICB）疗法在内的临床免疫疗法反应极低，响应率低于5%[12][13]。我们发现，化疗与分子靶向治疗的联合应用可以通过诱导免疫原性细胞死亡（ICD）在不同程度上调节TME[14][15]，从而释放肿瘤相关抗原（TAAs）和损伤相关分子模式（DAMPs）[16]，进而增强免疫疗法的效果[17][18]。然而，由于药物难以渗透到转移性肿瘤微环境中以及TME的强烈免疫抑制性，目前很少有系统能够有效靶向KRAS G12D突变的mCRC。因此，材料不再仅仅是被动载体，而必须被设计成能够导航免疫回路、重塑细胞命运决策并协调治疗反应的活性生物界面。
在这项研究中，我们开发了一种含有吉西他滨和KRAS G12D抑制剂的胶束纳米药物（GemkiM），用于mCRC的靶向化疗-免疫治疗。吉西他滨是非小细胞肺癌、胰腺癌和CRC的一线化疗药物。我们之前发现，疏水化的吉西他滨前药（Gem）在体内稳定性更好，且易于被胶束核心包裹[19]。我们使用PEG-P(CL-DTC)胶束来装载这种前药Gem和MRTX1133。令人惊讶的是，GemkiM不仅能够诱导凋亡，还能诱导铁死亡。铁死亡已被证明可以增强ICD并激活cGAS-STING通路，从而逆转“冷”TME环境并促进强烈的抗肿瘤免疫反应[20][21]。此外，GemkiM可以通过巨噬细胞转运并经由肠系膜淋巴途径靶向CT26肺转移灶。在鼠肺转移性CRC模型中，GemkiM显著抑制了肿瘤生长并引发了全身性的抗肿瘤免疫反应，与抗PD-1 ICB疗法联合使用时，治愈率达到了50%。研究表明，通过巨噬细胞介导的运输进行靶向化疗-免疫疗法可能为mCRC提供一种独特的治疗策略。
章节摘录 GemkiM的制备 GemkiM是由PEG-P(CL-DTC)嵌段共聚物、吉西他滨前药（Gem）和MRTX1133（MR）在水溶液中自组装而成的（图1A）。PEG-P(CL-DTC)通过开环聚合法轻松合成[22]，其1 H NMR谱证实其分子量为2.0–1.0-1.3?kg/mol，与理论值非常接近（图S1）。自组装过程产生了平均动态直径为25–28?nm的均匀胶束（图S2A, B）。透射电子显微镜观察结果...
结论 我们开发了GemkiM，这是一种结合了KRAS G12D靶向、细胞毒性化疗和强大免疫调节功能的纳米药物，用于治疗KRAS G12D突变的肺转移性CRC。GemkiM不是依靠被动积累，而是利用巨噬细胞的趋化性来实现向转移灶的靶向输送，建立了一种生物驱动的“特洛伊木马”输送机制，克服了生理屏障。
GemkiM的制备与表征 以GemkiM中Gem/MR = 1/0.3为例，Gem和MR的理论载药量分别为16.7?wt%和5.6?wt%。将Gem和MR溶解在PEG350（40?mg/mL）中，质量比为1/0.3。将65?μL药物溶液与25?μL PEG-P(CL-DTC)（PEG350，浓度400?mg/mL）和10?μL PEG350（最终总体积100?μL）混合。在温和搅拌条件下，将此混合物注入900?μL磷酸盐缓冲液（PB，pH?7.4，10?mM）中。仅含Gem或MR的制剂制备方法类似...
CRediT作者贡献声明 朱柳英： 撰写——原始草稿、方法学设计、实验实施、数据分析、数据整理。沙永杰： 方法学设计、数据分析、数据整理。曲艳仪： 方法学设计、实验实施、数据分析。苗世宇： 实验实施、数据分析。蔡光： 实验实施、数据分析。吕润凯： 实验实施、数据分析。张晓硕： 方法学设计、数据分析。钟志远： 撰写——审稿与编辑、监督、资源协调。孟凤华： 撰写——审稿与编辑。
致谢 本研究得到了
中国国家重点研发计划 （2024YFA1210303、2022YFA1206001）和
国家自然科学基金 （NSFC 52473142）的支持。作者感谢
Biorender.com 在插图制作方面的协助。
