重大突破！可植入双药储库序贯释放 STING 激动剂与凋亡诱导剂的级联免疫疗法

为解决术后肿瘤复发和转移问题，中山大学附属第三医院的研究人员开展可植入双药储库级联免疫疗法研究。结果显示该疗法能抑制肿瘤复发转移。这为肿瘤治疗提供新思路，极具科研价值，推荐大家阅读。

　　

中山大学附属第三医院（The Third Affiliated Hospital, Sun Yat-sen University）的研究人员 Kai Li、Xuan Yu、Yanteng Xu 等在《Nature Communications》期刊上发表了题为 “Cascaded immunotherapy with implantable dual-drug depots sequentially releasing STING agonists and apoptosis inducers” 的论文。该研究聚焦肿瘤治疗领域，对于解决术后肿瘤复发和转移这一临床难题具有重要意义，有望为肿瘤患者带来更有效的治疗方案。

研究背景

手术切除是治疗实体恶性肿瘤的常用且有效的方法，但术后肿瘤复发和转移问题严重影响患者预后，主要原因是手术切缘阳性导致残留癌细胞的存在。化疗常作为辅助治疗手段用于清除残留癌细胞，部分化疗药物（如阿霉素，Doxorubicin，DOX）还能诱导肿瘤细胞发生免疫原性凋亡，引发抗肿瘤免疫反应。然而，仅靠肿瘤细胞的免疫原性凋亡难以达到理想的治疗效果，增强抗肿瘤免疫反应、抑制术后肿瘤复发和转移迫在眉睫。

近年来研究发现，激活干扰素基因刺激蛋白（Stimulator of interferon genes，STING）信号通路可增强肿瘤免疫原性，引发固有免疫和适应性抗肿瘤免疫反应。传统的环二核苷酸（Cyclic dinucleotides，CDNs）作为典型的 STING 激动剂，存在细胞膜通透性差、易被磷酸二酯酶水解失活等问题。近年来，非核苷酸 STING 激动剂成为研究热点，如 MSA-2，它能在肿瘤微酸性环境中通过酸响应质子化和疏水化，实现高效细胞摄取并激活 STING 信号通路，但单剂量给药后作用时间有限。此外，全身给药存在正常组织器官毒性和肿瘤部位药物可达性不足等问题，因此开发具有良好载药能力和持续释药特性的局部治疗平台至关重要。

关键技术方法

研究人员构建了一种三明治结构的可植入双药储库（MS-DF-MS），由两层负载 MSA-2 的 3D 打印支架和一层负载 DOX 的静电纺丝纤维组成。通过静电纺丝技术制备负载 DOX 的聚乳酸 - 羟基乙酸共聚物（Poly (lactic-co-glycolic acid)，PLGA）静电纺丝纤维，将明胶、海藻酸钠（Sodium alginate，SA）、氯化钙（）和 MSA-2 制成生物墨水，用 3D 打印挤出系统构建负载 MSA-2 的支架，最后将静电纺丝纤维夹在两层 3D 打印支架之间形成双药储库。利用扫描电子显微镜（Scanning electron microscopy，SEM）、流变仪等对双药储库的微观形貌、流变学性质进行表征，并在体外模拟正常组织（pH 7.4）和肿瘤微酸性环境（pH 6.5）探究药物释放行为。通过细胞实验（如活 / 死细胞染色、细胞活力检测、蛋白质免疫印迹、免疫荧光染色等）和动物实验（建立荷瘤小鼠模型，进行体内抗肿瘤免疫反应、抗肿瘤疗效评估等），从细胞和动物水平验证双药储库的性能 。

研究结果

1. 双药储库的表征和性质：成功制备了负载 DOX 的静电纺丝纤维、负载 MSA-2 的 3D 打印支架和三明治结构的双药储库。3D 打印支架具有多孔结构，孔径 10 - 60μm，静电纺丝纤维直径 200 - 800nm，平均约 500nm。确定了生物墨水的最佳配方，其具有良好的流变学性质和可打印性，且双药储库在冻干后宏观和微观结构稳定。体外药物释放实验表明，MSA-2 和 DOX 能从双药储库中有效、可控地顺序释放，在 pH 7.4 时 MSA-2 释放较快，pH 6.5 时 DOX 释放较快，但总体 MSA-2 释放量大于 DOX。
2. 体外免疫原性凋亡诱导和免疫激活：载体材料具有高细胞相容性，对 B16F10 细胞几乎无影响。负载药物的复合材料对 B16F10 细胞表现出一定的细胞毒性，其中 MS-DF-MS 的细胞杀伤效率最高。MSA-2 不仅能激活 STING-IFNβ 通路，还能诱导癌细胞发生内质网应激（Endoplasmic reticulum stress，ERS）介导的和一般免疫原性凋亡，促进损伤相关分子模式（Damage-associated molecular patterns，DAMPs）释放。DOX 能诱导癌细胞免疫原性凋亡，且二者联合使用可增强 STING-IFNβ 通路激活，促进树突状细胞（Dendritic cells，DCs）成熟和巨噬细胞 M1 极化，增强抗肿瘤免疫反应。
3. 体内植入双药储库后的抗肿瘤免疫反应：在荷瘤小鼠模型中，MS-DF-MS 植入后能有效延迟肿瘤内 IFNβ 峰值出现时间，持续激活 STING-IFNβ 通路，促进 IFNγ 分泌，增强适应性免疫反应。肿瘤内 DCs 成熟、MHC-II 阳性 DCs 比例增加，巨噬细胞向 M1 极化，CD8?和 CD4? T 细胞比例上升，表明有效激活了抗肿瘤免疫反应。转录组分析揭示了 MS-DF-MS 激活 STING-IFNβ 通路和增强免疫反应的潜在机制，发现 NF-κB 激活可抑制 STING 降解，维持免疫反应。
4. 体内抗肿瘤疗效和免疫原性凋亡：在术后肿瘤复发小鼠模型中，MS-DF-MS 显著抑制肿瘤复发，提高小鼠生存率，诱导肿瘤免疫原性凋亡，增加肿瘤坏死率，降低细胞增殖，减少肿瘤内 HMGB1 水平。相比原位注射游离药物，MS-DF-MS 在肿瘤组织和血液中的药物浓度更稳定，持续发挥抗肿瘤作用。
5. 体内持久的抗肿瘤免疫反应：MS-DF-MS 能显著增强肿瘤内 MHC I 表达，促进 DCs 成熟和巨噬细胞 M1 极化，激活肿瘤浸润 T 细胞和脾脏 T 细胞，增加效应记忆 T 细胞（）和中央记忆 T 细胞（）比例，引发持久的抗肿瘤适应性免疫反应。与另一种双药储库 DF-MS-DF 相比，MS-DF-MS 抑制肿瘤复发和激活抗肿瘤免疫的能力更强，体现了 MSA-2 优先释放的优势。同时，研究还证明了 MS-DF-MS 体内生物安全性良好，对小鼠体重、血液生化指标和主要器官无明显不良影响。
6. 体内抗肿瘤疗效和对转移性肿瘤的免疫反应：在同时患有原位和对侧 B16F10 肿瘤的小鼠模型中，MS-DF-MS 显著抑制远处肿瘤生长，诱导肿瘤坏死，减少细胞增殖。在远处肿瘤中，MS-DF-MS 同样能增强 MHC I 表达，促进 DCs 成熟和巨噬细胞 M1 极化，激活 T 细胞，有效抑制转移性肿瘤。在肺转移小鼠模型中，MS-DF-MS 显著抑制肺转移，降低转移率。

研究结论与意义

研究人员成功开发了一种可植入的双药储库 MS-DF-MS，能在肿瘤切除部位顺序释放 STING 激动剂 MSA-2 和免疫原性凋亡诱导剂 DOX，启动免疫治疗和化疗的级联自我强化循环，有效抑制术后肿瘤复发和转移。这种双药储库通过独特的结构设计和药物释放模式，克服了传统治疗方法的局限性，为肿瘤术后辅助治疗提供了一种有效的策略。尤其是对于无法完全切除肿瘤的患者，如直肠癌或乳腺癌患者，MS-DF-MS 提供了新的治疗选择。然而，该双药储库可能不适用于有多个阳性淋巴结或多处转移的患者，且不同癌症类型对 MSA-2 和 DOX 的敏感性存在差异。未来研究可进一步优化双药储库，提高其疗效，扩大适用范围，为更多肿瘤患者带来希望。