双模态免疫纳米激活剂：协同 Mn2+与槲皮素强化 cGAS-STING 通路，引领肿瘤金属免疫治疗新方向

《Journal of Nanobiotechnology》：Dual-modality immune nano-activator harnessing Mn2? and quercetin to potentiate the cGAS-STING pathway for advanced cancer metalloimmunotherapy

为解决肿瘤免疫治疗难题，研究人员开发双模态免疫纳米激活剂，有效抑制肿瘤生长，意义重大。

　　

双模态免疫纳米激活剂在肿瘤治疗中的创新突破

在肿瘤治疗的领域中，免疫疗法近年来取得了显著进展，像免疫检查点抑制剂和嵌合抗原受体 T 细胞（CAR-T）疗法，给癌症患者带来了新的希望。它们不仅能激活机体对肿瘤的免疫反应，还具备抑制肿瘤生长、复发和转移的潜力。然而，肿瘤免疫治疗在临床实践中仍面临诸多挑战，尤其是肿瘤免疫抑制微环境（TME）的存在，极大地削弱了免疫治疗的效果。TME 通过多种机制，如促使 T 细胞耗竭、分泌免疫抑制细胞因子以及诱导肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）极化为 M2 表型等，共同抑制了抗肿瘤免疫反应，使得免疫治疗难以发挥其最大效能。

目前，激活关键的先天免疫通路成为增强抗肿瘤免疫反应的重要策略，其中环鸟苷酸 - 腺苷酸合成酶 - 干扰素基因刺激蛋白（cGAS-STING）通路备受关注。该通路可被胞质 DNA 识别激活，进而触发 I 型干扰素（IFN-I）的产生，启动先天免疫反应，同时还能促进适应性免疫反应的激活，增强抗肿瘤免疫力。不过，现有的 cGAS-STING 激动剂在递送效率、稳定性和安全性方面存在局限，且其有效激活高度依赖胞质 DNA 信号，这增加了调控的复杂性，限制了它们在临床上的应用。

近年来，锰离子（Mn²⁺）作为一种新型的 cGAS-STING 通路激动剂受到关注。它能显著增强 cGAS 对胞质 DNA 的敏感性，放大 STING 信号通路，促进关键免疫因子如干扰素 -β（IFNβ）的分泌，引发强大的抗肿瘤免疫反应。此外，Mn²⁺还能在细胞内诱导类芬顿反应，产生活性氧物种（ROS），不仅有助于化学动力学疗法（CDT），还能诱导免疫原性细胞死亡（ICD），实现免疫激活和治疗效果的双重提升。但 Mn²⁺在体内会被快速清除，分布缺乏特异性，且肿瘤细胞内高浓度的谷胱甘肽（GSH）会中和其产生的 ROS，这些问题限制了其免疫激活效果。

为了应对这些挑战，广西医科大学附属肿瘤医院等机构的研究人员开展了一项研究，旨在开发一种新型的双模态免疫纳米激活剂，以增强 cGAS-STING 通路的激活，提升抗肿瘤免疫反应。研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上。

研究人员在这项研究中用到了多种关键技术方法。在纳米激活剂的制备上，通过将 MnCl₂·4H₂O 与槲皮素（Que）在碱性环境下反应合成双模态免疫纳米激活剂（MQ），并使用透析法进行纯化。利用动态光散射（DLS）、透射电子显微镜（TEM）等技术对 MQ 的粒径、电位、形态等理化性质进行表征。采用体外细胞实验和体内动物实验评估 MQ 的性能，体外实验包括细胞活力检测、细胞摄取实验、细胞内 ROS 检测等，体内实验则建立了荷瘤小鼠模型，进行肿瘤治疗实验、免疫反应检测等。

下面来看具体的研究结果：

1. 双模态免疫纳米激活剂的制备与表征：通过特定反应成功合成 MQ，反应过程中溶液颜色发生明显变化。MQ 中 Mn 的负载量约为 34.30±6.18%，TEM 显示其具有花瓣状纳米结构，平均粒径约 141nm，zeta 电位约为 - 16mV。在不同溶液中，MQ 表现出良好的稳定性。多种光谱分析证实了 Mn 与 Que 的成功配位，且 MQ 具有类芬顿反应活性和良好的光热转换效率，近红外（NIR）照射可加速 Mn 离子释放。
2. 体外氧化应激能力评估：采用荧光标记实验发现 MQ 能高效被肿瘤细胞摄取，且摄取量随时间增加。进入细胞后，MQ 可诱导 ROS 产生，尤其是在 NIR 照射下，ROS 水平显著升高。同时，MQ 可降低细胞内 GSH 含量，破坏线粒体膜电位，引发线粒体功能障碍，进而诱导肿瘤细胞凋亡。
3. 双模态免疫纳米激活剂的体外细胞毒性：通过集落形成实验和活 / 死细胞染色实验表明，MQ 对肿瘤细胞增殖有显著抑制作用，NIR 照射可增强这种抑制效果。MQ 的凋亡诱导率明显高于游离的 Mn²⁺和 Que，且对正常细胞 THLE-2 毒性较低。此外，MQ 还能显著抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭。
4. 双模态免疫纳米激活剂引发 ICD 效应并激活 cGAS-STING 通路：免疫荧光染色显示 MQ 处理后，细胞中 γ-H2AX 表达增加，表明 DNA 损伤加剧。同时，MQ 可激活 cGAS-STING 通路，促进关键蛋白表达上调。此外，MQ 还能诱导 ICD，促使 ATP、HMGB1 释放以及 CRT 转位到细胞表面，促进树突状细胞（DC）成熟。
5. 体内抗肿瘤效果：在荷瘤小鼠模型中，Cy5.5 标记的 MQ 在肿瘤部位有明显的荧光信号积累，且在肿瘤、肺和肝脏等器官有较高分布，表明其具有良好的肿瘤靶向能力。MQ 联合 NIR 照射显著抑制肿瘤生长，延长小鼠生存期，且对小鼠体重无明显影响，同时具有良好的生物安全性。
6. 体内抗肿瘤免疫激活和抗转移评估：在体内，MQ 联合 NIR 照射可激活 cGAS-STING 通路，诱导肿瘤细胞凋亡，促进 DC 成熟和 CD8⁺T 细胞浸润，增强抗肿瘤免疫反应。在肿瘤转移模型中，该治疗方案可显著抑制原发和转移肿瘤的生长。
7. 联合 α-CTLA-4 的体内抗肿瘤评估：将 MQ 联合 NIR 照射与抗 CTLA-4 抗体（α-CTLA-4）联合治疗荷瘤小鼠，结果显示这种联合疗法显著抑制肿瘤生长，延长小鼠生存期，增加肿瘤内 CD8⁺T 细胞浸润和促炎细胞因子分泌。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功开发了一种结合 Mn²⁺和 Que 的双模态免疫纳米激活剂 MQ，用于增强 cGAS-STING 通路的激活，实现肿瘤免疫调节。MQ 具有诸多优势，如良好的肿瘤靶向性和细胞摄取效率，光热疗法（PTT）与多通路免疫激活的协同作用，以及自我放大的治疗级联反应。MQ 诱导的 ICD 与 cGAS-STING 通路激活协同促进 DC 成熟和细胞毒性 T 淋巴细胞（CTL）反应。此外，MQ 联合 α-CTLA-4 抗体治疗显著提高了治疗效果。该研究为肿瘤免疫治疗提供了一种创新策略，有望推动肿瘤治疗领域的进一步发展。