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为解决放疗难题，研究人员开发 C-GAP 纳米平台，发现其可增强放疗效果，改善免疫微环境。
《利用可追踪系统 C-GAP：同源靶向联合低剂量放疗激发 T 细胞免疫反应》
在癌症治疗的战场上，放疗是一把 “双刃剑”。就拿口腔鳞状细胞癌（OSCC）来说，它是头颈部常见的肿瘤，晚期患者预后较差，五年生存率仅 50 - 60%。放疗虽能有效降低肿瘤复发和转移的概率，原理是辐射产生的活性氧（ROS）引发内质网应激、自噬和凋亡，最终导致免疫原性细胞死亡（ICD），释放损伤相关分子模式（DAMPs），激活免疫系统，产生 “原位疫苗” 效应，动员和激活 CD8+T 细胞，增强免疫治疗效果 。但高剂量放疗却有着严重的弊端，它会损伤血管组织，导致肿瘤组织局部缺氧，降低氧依赖的 DNA 损伤，阻碍 CD8+T 淋巴细胞浸润，还会招募免疫抑制相关细胞，诱导免疫抑制微环境，同时对周围正常组织造成损伤，产生如颌骨放射性骨坏死和放射性皮炎等并发症，限制了其临床应用。
近年来，低剂量放疗崭露头角，它能下调免疫抑制细胞功能，招募 CD8+T 细胞和 NK 细胞，逆转免疫抑制微环境，增强肿瘤免疫反应。然而，低剂量放疗对肿瘤细胞的直接杀伤作用不足。因此，开发能精准靶向肿瘤细胞、增敏低剂量放疗并促进 ICD 的纳米材料，成为放射免疫疗法的新希望。
中山大学的研究人员肩负着攻克这一难题的使命，开展了相关研究。他们基于同源靶向的理念，开发了一种仿生可视化药物递送系统 —— 细胞膜包裹氮掺杂石墨烯量子点与金纳米颗粒的复合纳米材料（C-GAP），并探究了其在放射免疫疗法中的作用，研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上 。
为开展这项研究，研究人员运用了多种关键技术方法。在材料制备方面，采用经典的自下而上水热法合成氮掺杂石墨烯量子点（N-GQDs），并通过一系列化学反应合成 N-GQDs-AuNP，再用 OSCC 细胞膜修饰得到 C-GAP。在检测分析上，运用透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、能量色散光谱（EDS）等多种手段对材料进行表征；利用免疫荧光染色、Western blotting、流式细胞术等技术检测细胞相关指标；借助体内成像系统观察 C-GAP 在小鼠体内的分布代谢；通过单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）分析其对肿瘤免疫微环境中 CD8+效应 T 细胞的影响。
研究结果如下：
- C-GAP 的合成与表征：通过多种表征技术验证了 C-GAP 成功合成。TEM 显示 N-GQDs 直径约 3nm，N-GQDs-AuNP 呈 20 - 30nm 的椭球形，AFM、EDS、XPS 等进一步确认了其结构和成分。此外，C-GAP 表面含有细胞黏附分子 EpCAM 和细胞间分子 Galectin-3，证实了细胞膜的成功修饰。
- C-GAP 的体外细胞吞噬实验：将 C-GAP 与不同 OSCC 细胞共孵育，免疫荧光染色和 TEM 观察发现，SCC-VII 细胞对 C-GAP 的特异性识别和摄取率更高，表明肿瘤细胞膜修饰可增强纳米材料的靶向性，C-GAP 具有优秀的肿瘤同源靶向和归巢能力。
- C-GAP 的体外生物相容性和放疗增敏作用：通过活 / 死细胞染色、CCK-8 检测和细胞克隆形成实验，发现 1μg/ml 的 C-GAP 生物相容性良好，且与 4Gy 的低剂量放疗联合时，能达到理想的肿瘤杀伤效果，说明 C-GAP 具有良好的放疗增敏特性。
- C-GAP 诱导 OSCC 细胞发生 ICD：免疫荧光染色、Western blotting、流式细胞术和 ATP 检测结果表明，C-GAP 联合低剂量放疗可显著促进肿瘤细胞发生 ICD，上调 HMGB1、CRT 等 ICD 相关分子的表达，增加 ROS 和 ATP 水平，增强肿瘤免疫力。
- C-GAP 的体内分布、生物相容性和抗肿瘤作用：体内成像显示 C-GAP 在注射 4h 后能特异性地被肿瘤组织摄取，且在肝脏、脾脏和肺脏中的荧光信号先升后降。动物实验表明，C-GAP 联合放疗组的肿瘤重量和体积最小，Ki67 染色显示肿瘤细胞增殖明显受抑制，同时 H&E 染色证实 C-GAP 对重要器官无明显细胞毒性，说明 C-GAP 生物相容性好，能精准靶向肿瘤并抑制肿瘤生长。
- C-GAP 诱导肿瘤发生 ICD 的体内实验：免疫组化染色显示，C-GAP 联合放疗组的 γ-H2AX 和 HMGB1 表达水平较高，免疫荧光检测发现该组 CD3+CD8+T 细胞浸润水平显著增加，表明 C-GAP 联合低剂量放疗可诱导肿瘤细胞发生 ICD，增加肿瘤免疫微环境中 CD3+CD8+T 细胞的浸润。
- scRNA-seq 分析 C-GAP 对肿瘤免疫微环境的调节作用：scRNA-seq 分析发现，与对照组相比，治疗组 CD8+T 细胞总数显著增加，其中 Naive/Memory T 细胞比例上升，Exhausted T 细胞比例下降。同时，治疗组中 CCL 和 TNF 信号通路表达增强，促进了 CD8+T 细胞的激活、增殖和再生，增强了肿瘤杀伤能力。
综上所述，本研究成功合成了 C-GAP 纳米颗粒，它具有良好的生物相容性和可视化性能，能精准靶向 OSCC 肿瘤细胞，增敏低剂量放疗，促进肿瘤细胞发生 ICD，调节 CD8+T 细胞的组成和功能，逆转肿瘤诱导的免疫抑制微环境，展现出显著的肿瘤免疫增强效应。基于 C-GAP 的低剂量放疗有望成为改善 OSCC 预后的新型有效治疗方法，为癌症放射免疫疗法开辟了新的道路，让我们在攻克癌症的征程上又迈出了坚实的一步。
