肿瘤细胞的原位工程改造：使其成为自我维持的cDC1编程工厂，以实现有效的癌症免疫疗法

《Advanced Science》：In Situ Engineering of Tumor Cells as Self-Sustaining cDC1 Programming Factories for Effective Cancer Immunotherapy

设计了一种工程化肿瘤衍生外泌体（AS16-EL@MPLA/p-FX），通过携带XCL1和FLT3L促进cDC1在肿瘤微环境中的招募与活化，结合MPLA和AS16肽增强免疫应答，抑制肿瘤生长并诱导长效免疫记忆。

　　在肿瘤免疫治疗领域，科学家们一直在探索更有效的手段来激活和增强免疫系统对肿瘤的识别和攻击能力。尽管现有的免疫治疗策略，如检查点抑制剂、CAR-T细胞疗法和癌症疫苗，已经在多种癌症治疗中展现出一定的成效，但它们仍然面临诸如低响应率、免疫耐受性等挑战。特别是在肿瘤微环境（TME）中，肿瘤细胞往往能够抑制免疫细胞的活性，使它们无法有效发挥抗肿瘤功能。因此，如何提升免疫细胞，尤其是cDC1（type 1 conventional dendritic cells，常规1型树突状细胞）在肿瘤部位的招募、激活和功能维持，成为提高癌症免疫治疗效果的关键。

cDC1在抗肿瘤免疫中扮演着至关重要的角色。它不仅能够高效地进行抗原交叉呈递，还能够激活细胞毒性T细胞（CD8? T细胞），从而引发强烈的免疫应答。然而，cDC1通常难以有效浸润到肿瘤微环境中，且其功能容易受到免疫抑制因子的干扰，导致其活性下降甚至耗竭。为此，研究者提出了一种创新性的策略，即利用肿瘤来源的细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）作为载体，将特定的基因物质和免疫调节分子递送至肿瘤部位，从而将肿瘤细胞转化为cDC1功能激活的“工厂”。

这项研究设计了一种新型的肿瘤来源EV，命名为AS16-EL@MPLA/p-FX。该EV的内部携带了一种编码XCL1和FLT3L的质粒，这两种细胞因子在肿瘤微环境中具有重要的免疫调节功能。XCL1通过XCR1受体与cDC1特异性结合，从而吸引这些细胞向肿瘤部位迁移；而FLT3L则能够促进cDC1的分化和成熟。此外，EV膜上嵌入了MPLA（单磷酸脂A），它通过激活Toll样受体4（TLR4）通路，进一步增强了cDC1的激活能力。为了防止cDC1的耗竭，研究人员在EV表面结合了一种AS16肽，这种肽通过一种可被基质金属蛋白酶2（MMP-2）裂解的连接子与EV相连。在肿瘤微环境中，MMP-2的表达能够促使AS16肽的释放，从而阻断VEGF（血管内皮生长因子）与NRP1（神经纤连蛋白1）之间的相互作用，这一作用是cDC1功能被抑制的重要原因。通过这种方式，AS16-EL@MPLA/p-FX不仅促进了cDC1的招募和分化，还有效维持了其活性，从而增强了抗肿瘤免疫应答。

这种EV平台的构建基于合成生物学的原理，旨在实现对肿瘤微环境的精准调控。研究人员通过脂质融合技术将质粒、MPLA和AS16肽整合到EV中，形成了具有双重功能的纳米载体。在体外实验中，该纳米载体显示出良好的肿瘤靶向性和细胞摄取能力，特别是在MC38、B16和4T1等肿瘤细胞中，其摄取效率显著高于其他非同源细胞。在体内实验中，AS16-EL@MPLA/p-FX能够在短时间内迅速聚集于肿瘤部位，并在体内显示出高效的免疫激活能力。例如，在MC38肿瘤模型中，经过治疗后，AS16-EL@MPLA/p-FX显著提升了肿瘤微环境中cDC1的数量和成熟度，达到了37.4%的成熟率，远高于未添加质粒的对照组。同时，它还促进了CD8? T细胞的增殖和IFN-γ（干扰素γ）的分泌，这进一步增强了对肿瘤细胞的杀伤能力。

值得注意的是，AS16-EL@MPLA/p-FX不仅在抗肿瘤方面表现出色，还显示出对肿瘤转移和复发的抑制作用。在肺转移模型中，该纳米载体显著减少了肿瘤细胞向肺部的转移，而在肿瘤再挑战实验中，它也有效诱导了免疫记忆效应，使得即使在初始治疗后，机体仍能快速识别并清除再次出现的肿瘤细胞。这表明，AS16-EL@MPLA/p-FX不仅能够激活局部免疫反应，还能够在全身范围内增强抗肿瘤免疫能力，从而实现更持久的免疫保护。

在实验设计方面，研究人员采用了多种方法来验证该纳米载体的功能。例如，通过流式细胞术分析cDC1和CD8? T细胞的激活状态和数量变化，通过荧光显微镜和动态光散射（DLS）等技术评估其在体内的分布情况和物理特性。此外，RNA测序和基因本体（GO）分析进一步揭示了该治疗策略对肿瘤微环境的深刻影响，包括促进免疫相关生物过程、增强细胞因子和趋化因子的产生、以及激活与免疫细胞迁移和粘附相关的通路。这些结果表明，AS16-EL@MPLA/p-FX能够通过多种免疫调节途径，将肿瘤微环境从抑制状态转化为免疫激活状态。

为了进一步验证其治疗效果，研究人员还探索了该纳米载体与放疗（radiotherapy, RT）的联合应用。放疗不仅能够直接杀死肿瘤细胞，还能够通过诱导免疫原性细胞死亡（immunogenic cell death）释放肿瘤抗原，这些抗原可以被cDC1捕获并呈递给T细胞，从而增强免疫应答。实验结果显示，AS16-EL@MPLA/p-FX与放疗联合使用时，其抗肿瘤效果显著优于单独使用任何一种治疗方式。在MC38肿瘤模型中，联合治疗组的肿瘤体积抑制率达到75.1%，远高于单独使用AS16-EL@MPLA/p-FX（75.1%）或放疗（约35.6%）的组别。这表明，该纳米载体不仅能够独立增强免疫应答，还能与放疗协同作用，形成更强大的抗肿瘤效果。

从临床应用的角度来看，这种基于EV的免疫治疗策略具有显著的优势。首先，EV具有较长的循环时间和同源靶向性，使其能够高效地递送药物至肿瘤部位，同时减少对正常组织的损伤。其次，由于EV来源于肿瘤细胞，其表面携带的膜蛋白和脂质成分与肿瘤细胞相似，这有助于其在体内更自然地靶向肿瘤细胞。此外，该平台不依赖于外源性微生物，避免了细菌引发的免疫毒性及非靶向炎症反应，提高了治疗的安全性。最后，通过将免疫调节因子整合到EV中，该策略实现了对肿瘤微环境的多靶点调控，从而在更广泛的免疫路径上激活抗肿瘤反应。

然而，尽管该研究取得了令人瞩目的成果，仍有一些问题需要进一步探索。例如，目前的实验中使用的是Lipo2000等实验室常用的脂质纳米颗粒（lipid nanoparticles, LNP）材料，而这些材料在临床应用中的安全性仍需进一步验证。未来的研究应考虑将该策略中的材料替换为已获批用于临床的LNP组分，以提高其在临床转化中的可行性。此外，该纳米载体在不同类型的肿瘤中的适用性也值得进一步研究，以确定其是否具有广泛的抗肿瘤潜力。

总的来说，这项研究为癌症免疫治疗提供了一种全新的思路。通过将肿瘤细胞转化为cDC1功能激活的“工厂”，研究人员成功构建了一种具有多重免疫调节功能的EV平台，该平台不仅能够增强cDC1的招募和激活，还能通过阻断VEGF-NRP1的相互作用，防止cDC1的耗竭，从而实现更持久的抗肿瘤免疫应答。同时，该策略在体内表现出良好的生物相容性和安全性，其与放疗的协同作用进一步拓展了其在临床中的应用前景。这些发现为未来肿瘤免疫治疗策略的优化和临床转化提供了重要的理论依据和实验基础，也为癌症治疗领域带来了新的希望和方向。