北化大徐福建教授/赵娜娜教授研究团队《Adv. Mater.》：蛋黄-壳结构复合纳米颗粒增强抗肿瘤免疫治疗

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免疫疗法为肿瘤治疗提供了一种有前途的策略，它不仅可以根除原发性肿瘤，还可以刺激机体的免疫系统抑制肿瘤转移和复发。纳米材料近年来在肿瘤免疫治疗中很有前景，然而免疫抑制肿瘤微环境（TME）极大地限制了纳米粒子在肿瘤免疫治疗中的抗肿瘤免疫反应。近日，北京化工大学材料科学与工程学院徐福建教授/赵娜娜教授研究团队在《Advanced Materials》上发表了题为“Orchestrated Yolk-Shell Nanohybrids Regulate Macrophage Polarization and Dendritic Cell Maturation for Oncotherapy with Augmented Antitumor Immunity”的研究论文。该工作探索了通过优化纳米颗粒的组成和形态，提出了一种简便的策略构建了摇铃结构复合纳米颗粒（Fe₃O₄@C/MnO₂-PGEA，FCMP）。FCMP的内在免疫调节作用可将巨噬细胞重编程为抗肿瘤的M1表型并诱导树突状细胞成熟，从而调节免疫抑制性TME。此外，FCMP的化学、磁性和光学特性有助于增强的化学动力学疗法（CDT）和协同肿瘤治疗诱导的免疫原性细胞死亡。利用独特的摇铃结构，FCMP可以在体内实现精确的T₁-T₂双模态核磁成像，并通过充分暴露的Fe₃O₄核和MnO₂壳层来最大化CDT。FCMP有效的抗肿瘤作用在双侧乳腺癌小鼠动物模型中可显着抑制原发性和远端肿瘤的生长。此外，该策略可以扩展到其他具有定制特性的摇铃结构复合纳米颗粒的合成，因为核是可调节的。 
图1 FCMP合成过程的示意图及其在癌症治疗中的应用。FCMP内在的免疫调节作用能够促进巨噬细胞向M1型极化、DC成熟和肿瘤细胞的免疫原性死亡，增强抗肿瘤免疫 
图2 蛋黄-壳纳米粒子的表征。Fe₃O₄@C/MnO₂（FCM）纳米颗粒清晰的蛋黄-壳结构，并能通过芬顿反应产生ROS且耗谷胱甘肽产生Mn²⁺，Fe₃O₄内核和释放的Mn²⁺能够用作T₁-T₂双模态核磁成像。 
图3 多模式增强的CDT及FCMP介导的治疗在细胞内产生ROS。FCMP对于肿瘤细胞具有选择杀伤性能，并且又会在外加磁场作用下得到提高。由于表面阳离子的存在，FCMP还能向肿瘤递送基因p53，通过调节胞内ROS水平促进CDT。另外FCMP还具有光热性能，通过光热及光热增强的CDT，对于肿瘤细胞的杀伤能力进一步提高。 
图4 FCMP内在的免疫调节特性。由于FCMP的Fe₃O₄核和MnO₂壳，FCMP能有效增加巨噬细胞的M1极化，并下调M2巨噬细胞，同时FCMP也能促进DC成熟，促进DC细胞肿瘤坏死因子TNF-α和白介6的分泌，有效改善免疫抑制微环境。另一方面，FCMP也能通过光热、基因及多模式增强的CDT放大ICD，进一步促进DC成熟。 
图5 FCMP的体内抗肿瘤效果。FCMP在体内也具有良好的T₁-T₂双模态核磁成像效果，并能在磁场的引导下富集在肿瘤部位。治疗后，小鼠的肿瘤生长得到了抑制 
图6 FCMP介导的治疗对双侧肿瘤模型中治疗端和远端肿瘤均具有良好的治疗效果。 
图7 FCMP介导的治疗在体内免疫效应，肿瘤中M2型巨噬细胞向M1型的极化，促进了淋巴结中DC成熟，肿瘤中杀伤性T细胞的浸润，激活了系统性的抗肿瘤免疫反应

作者简介

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徐福建教授研究团队专注于医用高分子材料应用基础研究，在药物控释载体以及天然多糖功能化方面开展了特色研究。相关研究成果发表在Nat. Commun., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater, ACS Nano, Biomaterials等国际顶级起开，受邀为Chem. Rev., Acc. Chem. Res., Prog. Polym. Sci., Chem. Soc. Rev., Mater. Today等期刊撰写综述。此外，申请/授权发明专利60余项，多项专利已经落地转化。徐福建教授现任北京化工大学材料科学与工程学院院长，天然高分子医用材料教育部重点实验室主任，科技部创新人才推进计划重点领域创新团队（生命健康材料创新团队）负责人，教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，“国家杰出青年科学基金”获得者，中国人民解放军总医院客座教授。赵娜娜教授现为北京化工大学材料科学与工程学院教授、博导，“国家优秀青年科学基金”获得者，将高分子递送载体与无机纳米颗粒的优势结合，构建医用复合递送载体，在有机/无机复合递送载体的设计合成及结构与性能的关系方面开展了特色研究。

论文信息Xiaoyi Zhao, Kangli Guo, Kai Zhang, Shun Duan, Meiwan Chen, Nana Zhao,* and Fu-Jian Xu,* Orchestrated Yolk–Shell Nanohybrids Regulate Macrophage Polarization and Dendritic Cell Maturation for Oncotherapy with Augmented Antitumor Immunity. Adv. Mater. 2022, 2108263.

原文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202108263

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