《Biomaterials》：生物仿生纳米体系调控癌细胞焦亡用于实体肿瘤免疫治疗

来源：Biomaterials

Schematic showing the mechanism of photo-activated cell pyroptosis for solid tumor immunotherapy.

免疫疗法对黑色素瘤、白血病、肺癌等癌症具有优良的治疗效果，然而对绝大多数实体肿瘤而言，其内部的免疫抑制机制导致免疫疗法对其疗效甚微。化学治疗、放射治疗、光学治疗等诸多治疗手段，通过非炎性的细胞凋亡或细胞消融的方式杀死肿瘤，而并非让实体肿瘤产生免疫原性（“热肿瘤”），并常常导致肿瘤的复发和转移。作为炎性的细胞死亡途径，细胞焦亡在降低实体肿瘤的免疫抑制和促进机体免疫响应等方面具有独特优势。因此，我们设计了一种生物仿生的纳米体系（BNP），该体系以乳腺癌肿瘤细胞的细胞膜包裹聚乙交脂丙交脂内核，负载了吲哚菁绿（ICG）和地西他滨（DCT）用于光激活的癌细胞焦亡和实体肿瘤免疫治疗。具有肿瘤归巢效果且无免疫原性的BNP能够有效地富集至肿瘤部位，在接受低剂量的近红外激光刺激后，一方面BNP内部的ICG分子能够将癌细胞膜打孔并引起剧烈的胞内钙离子浓度升高，促进癌细胞内caspase-3的活化；另一方面BNP内部的DCT则通过抑制DNA甲基化来上调GSDME（穿孔素蛋白）的表达，促进caspase-3对GSDME的切割作用并诱导癌细胞焦亡。最终，BNP介导的、光激活的细胞焦亡激活了强大的机体免疫力用于抑制原发肿瘤和远端肿瘤的生长。能够高效诱导细胞焦亡的BNP展示了一种全新的实体肿瘤免疫治疗策略，该策略兼具良好的生物相容性和广泛的临床适用性。

论文第一作者为深圳大学博士后赵鹏飞，深圳大学的屈军乐教授、宋军教授和周非凡教授为该文章的共同通讯作者。

屈军乐教授：光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室主任，国家杰出青年科学基金获得者。屈教授课题组主要从事荧光纳米标记、纳米生物光子学及显微光学成像技术等研究。实验室现有大型设备包括全谱段多功能微纳成像仪、荧光多参量测试仪、荧光寿命显微成像系统、飞秒激光器、CARS显微成像系统等，同时拥有自主研发的三维纳米分辨成像系统，目前实验上可以获得的最大成像深度达3微米。近年来课题组在Nature Photonics、Chemical Society Review、Advanced Materials、ACS Chemical Biology、Nanoscale、Applied Physics Letter、Optics Letters等光学和生物医学领域重要期刊上发表SCI收录学术论文300余篇，获授发明专利30项，在肿瘤的成像与治疗、荧光寿命成像、非线性光学成像、超分辨成像及其生物医学应用方面取得了多项具有国际影响力的创新性研究成果。

宋军教授：深圳大学首批“荔园优青”，深圳大学“优秀学者”，广东省优秀高校青年教师，深圳市“鹏程学者”特聘教授。主要从事纳米光子学，尤其是技术在生物医学光学检测及新能源技术中的应用研究。先后主持国家自然科学基金面上项目、青年基金、广东省自然科学基金、深圳市学科布局项目等13项。曾获得王大珩光学奖，有论文入选中国光学十大成果展。近五年以第一/通讯作者在Chemical Society Reviews、Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition、Nano Energy、Coordination Chemistry Reviews、Small、Optics Letters、Optics Express等期刊发表学术论文150余篇。

论文信息：Pengfei Zhao, Meng Wang, Mian Chen, Ze Chen, Xiao Peng, Feifan Zhou*, Jun Song*, Junle Qu*. Programming cell pyroptosis with biomimetic nanoparticles for solid tumor immunotherapy. Biomaterials 2020, 254, 120142.

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