沈阳药科大陈大为教授等J. Control. Release： 电荷转换纳米粒子靶向TAM并诱导肿瘤免疫原性细胞死亡

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癌症免疫疗法通过激活免疫系统，恢复正常的抗肿瘤免疫反应，是具有极大发展潜力的抗癌手段。癌症免疫疗法的关键是逆转免疫抑制性肿瘤微环境（Immunosuppressive tumor microenvironment, ITM）。其中，肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-associated macrophages, TAM）是重要的突破口。TAM分为经典激活型（M1）和交替激活型（M2）。M1型TAM具有杀伤肿瘤细胞的能力，而M2型TAM在肿瘤部位占比更高，它可抑制效应T细胞的活性，导致肿瘤加速生长。因此将TAM从M2表型转变为M1表型是逆转ITM的重要策略。研究表明，免疫治疗联合化疗可以有效逆转ITM，提高抗肿瘤免疫力。化疗诱导的免疫原性细胞死亡（Immunogenic cell death, ICD）是指通过诱导癌细胞凋亡，并使其在肿瘤组织中产生抗肿瘤免疫反应。

但是，目前对于上述治疗策略缺乏有效的递送方法。基于聚乙二醇的递送体系由于亲水性和大尺寸阻碍了在肿瘤内渗透和内化。先期研究报道的2,3-二甲基马来酸酐 (DMMA) 介导的pH响应壳核分离的纳米粒子，不仅可延长药物的循环时间，还可增加对肿瘤的渗透。

由此，胡海洋团队也开发了一种pH响应壳核分离的纳米粒子体系，用于递送TAM表型逆转剂shMFN1和化疗药物DOX（图1）。在肿瘤部位的酸性微环境，该递送体系发生pH响应的壳核分离，释放两种药物。释放后DOX诱导ICD，shMFN1诱导TAM表型转换，最后起到有效逆转ITM和增强抗肿瘤免疫的作用。

图1. A）制备药物包封的pH响应壳核分离的纳米粒子；

B）pH响应导致壳核分离释放药物；C）释放后DOX诱导ICD，shMFN1诱导TAM表型转换

shMFN1是线粒体融合蛋白1特异性短发夹RNA，可沉默MFN1基因后抑制线粒体在TAM中的融合，最终将TAM从M2型变为M1型。首先，作者通过薄膜再水化方法制备了甘露糖-聚乙烯亚胺-聚己内酯（Man-PEI-PCL）胶束，之后负载带负电的shMFN1，最后逐滴加入PEG-DMMA，以获得shMFN1-NPs。通过调节N/P比，负载适量的shMFN1，制备得到了尺寸在150 nm左右、表面带负电的shMFN1-NPs。在pH 6.5时，shMFN1-NPs迅速发生壳核分离，尺寸变为80 nm左右，表面也变为带正电。尺寸的减小有利于药物在肿瘤组织的渗透，带正电的表面则有利于药物在TAM中发生内含体逃逸。

图2. pH响应的壳核分离使shMFN1-NPs粒径变小和表面电荷转变

类似地，作者制备pH响应壳核分离的DOX-NPs。并且，DOX-NPs和shMFN1-NPs均可在pH 5.0时实现药物80%以上的释放。两者同时均有很好的血清稳定性（24小时以上）。

在体外M2-TAM的摄取实验中，作者发现shMFN1-NPs在pH 6.5时，相比pH 7.4时被摄取的shMFN1显著增加。并且，shMFN1-NPs处理后，TAM表现为IL-10分泌减少，IL-12和TNF-α增加，证明发生了M2型向M1型的转变。

与此同时，作者研究了体外DOX-NPs在pH 6.5诱导ICD的能力。结果表明，此时DOX-NPs杀死肿瘤细胞后释放了具有促炎作用的钙网蛋白和高迁移率族蛋白B1，并进一步刺激了树突状细胞（DC）的活化。

在活体小鼠抗肿瘤实验中，作者发现，利用pH响应壳核分离的纳米粒子同时递送DOX和shMFN1（MIX NPs），相比单一药物递送或游离shMFN1给药，对肿瘤的抑制有显著增强作用。另外，作者验证MIX NPs在活体荷瘤小鼠体内可使TAM表型转变为M1型，并引发ICD效应，这与体外实验结果一致。

图3. 利用pH响应壳核分离NP递送DOX和shMFN1可显著增强抑瘤疗效

总的来说，作者通过pH响应壳核分离NP同时递送DOX和shMFN1，利用DOX的ICD效应和shMFN1的TAM表型转化作用，成功逆转了肿瘤微环境的免疫抑制性，激活了抗肿瘤免疫，显著增强了抑瘤疗效。

该研究以 “Charge-switchable nanoparticles enhance Cancer immunotherapy based on mitochondrial dynamic regulation and immunogenic cell death induction” 为题，发表在J. Control. Release上。该文的通讯作者沈阳药科大学的胡海洋副教授和陈大为教授。

原文链接
https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2021.05.036

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