纳米技术助力肿瘤免疫治疗：氧气输送纳米颗粒与 PET 成像的协同突破

为解决免疫治疗响应有限和监测难题，研究人员用氧气输送纳米颗粒（CmPF）联合 PET 成像，增强免疫疗效，意义重大。

　　肿瘤免疫治疗近年来取得了显著进展，免疫检查点抑制剂（ICIs）的出现，如阻断程序性细胞死亡蛋白 1（PD - 1）及其配体 PD - L1 的药物，让癌症患者的总生存期和无进展生存期得到明显改善，部分抗体已获批用于多种肿瘤的临床治疗。然而，癌症免疫治疗的临床应用仍面临诸多挑战。一方面，患者对免疫治疗的反应差异很大，超过半数接受 ICIs 治疗的患者没有响应，这使得治疗效果难以预测；另一方面，传统的解剖成像技术无法准确反映免疫治疗过程中肿瘤微环境（TME）内的免疫学变化，缺乏能定量评估组织生物学变化并预测患者特异性反应的方法。此外，缺氧的肿瘤微环境会抑制免疫细胞的功能，阻碍抗肿瘤免疫反应，严重影响免疫治疗的效果。

为了解决这些问题，华中科技大学同济医学院附属协和医院等机构的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上。研究人员通过构建仿生氧气输送纳米颗粒（CmPF），并结合颗粒酶 B 靶向的正电子发射断层扫描（PET）成像技术，对肿瘤免疫治疗进行了深入探索。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先，制备并表征了 CmPF，利用动态光散射（DLS）、透射电子显微镜（TEM）等技术对其粒径、电位、结构等进行分析。然后，通过体内外实验评估其功能，如用免疫荧光染色检测肿瘤切片的氧浓度，使用颗粒酶 B 靶向的 PET/CT 成像评估免疫细胞激活情况。在动物实验中，构建非小细胞肺癌（NSCLC）异种移植模型，对小鼠进行分组治疗，并监测肿瘤生长和相关指标。同时，运用免疫组化分析细胞因子表达，探究其与治疗效果的关系。

下面来看具体的研究结果：

1. CmPF 的制备与表征：研究人员以人血清白蛋白（HSA）为载体稳定全氟三丁胺（PFTBA）形成 PF 复合物，再通过物理挤压将癌细胞膜（CCm）包裹在 PF 表面得到 CmPF。DLS 显示 PF 的流体动力学尺寸为 262.18±6.39nm，CmPF 为 150.17±4.13nm，zeta 电位表明 CCm 成功包裹在 PF 上，TEM 验证了其结构。细胞活力实验表明，在 200μg/mL 浓度下处理 6h，CmPF、PF 和 CCm 对 LLC 细胞的细胞毒性极小，且 Western blot 分析证实 CmPF 成功继承了 LLC 细胞膜特异性标记。
2. 体内外肿瘤氧合增强：对肿瘤切片进行免疫荧光染色发现，注射 CmPF 后，肿瘤缺氧区域的荧光信号明显降低，缺氧面积从注射前的 82.78% 降至注射后 24h 的 8.38%，而 PF 和 CCm 组改善不明显。这表明 CmPF 能有效缓解肿瘤缺氧，为增强免疫治疗效果提供了有力支持。
3. 体内免疫细胞激活评估：利用颗粒酶 B 靶向的68Ga - NOTA - GZP PET/CT 成像技术，研究发现与对照组和 PD - 1 抑制剂治疗组相比，联合 CmPF/PD - 1 治疗的 LLC 肿瘤在第 4 天的示踪剂摄取增加，肿瘤摄取比治疗前增加了 4.4 倍，肿瘤与血液（T/B）、肿瘤与肌肉（T/M）的比值也显著提高。这说明氧气输送纳米颗粒能通过缓解肿瘤微环境缺氧，有效增强效应免疫细胞的激活。
4. 联合治疗的疗效评估：研究人员将卡铂（一种广泛用于 NSCLC 的第二代铂类药物）与免疫治疗联合，评估缺氧缓解后联合化疗免疫治疗的体内疗效。结果显示，在第 7 天，CmPF / 卡铂 / PD - 1 治疗组的肿瘤摄取比卡铂 / PD - 1 组增加了 2.4 倍，在第 8 天，相对肿瘤体积比卡铂 / PD - 1 组减少了 2.0 倍，肿瘤重量也明显降低。同时，联合治疗组的 T/B 和 T/M 比值显著高于卡铂 / PD - 1 组。这些结果表明，缺氧缓解策略能有效增强联合化疗免疫治疗和单一疗法的疗效，显著抑制肿瘤生长。
5. 细胞因子表达与 PET 成像的相关性：通过分析各种免疫细胞标记物的分布，研究发现68Ga - NOTA - GZP PET/CT 成像的肿瘤摄取与颗粒酶 B、CD8、CD3、CD4、NK1.1、IFN - γ、TNF - α 等免疫细胞标记物的表达呈强正相关，而与 PD - 1 表达无明显相关性。这表明该 PET/CT 成像技术能通过反映颗粒酶 B 的表达，清晰地可视化激活的免疫细胞，为准确分层肿瘤对联合治疗的反应提供了有效手段。
6. 细胞因子表达与缺氧缓解的相关性：对肿瘤组织进行免疫组化分析发现，CmPF 诱导的肿瘤微环境缺氧缓解导致免疫细胞标记物表达相对较高，表明抗肿瘤细胞毒性细胞明显浸润。联合治疗在免疫细胞标记物表达水平较高的组中表现出明显的抗肿瘤效果，且化疗诱导的免疫原性细胞死亡（ICD）有助于增强抗肿瘤疗效。

在研究结论和讨论部分，该研究表明仿生癌细胞膜包裹的氧气输送纳米颗粒 CmPF 能有效改善缺氧的肿瘤微环境，增强肿瘤内免疫效应细胞的浸润和活性，显著提高免疫治疗的疗效。同时，颗粒酶 B 靶向的 PET 成像可实时监测治疗效果，进一步证实了增强的免疫反应，为癌症免疫治疗提供了新的思路和方法。然而，该研究也存在一定局限性，如缺乏对癌细胞膜包裹纳米颗粒的长期临床监测，且研究是在小鼠肿瘤模型上进行的，与患者的临床监测时间可能存在差异，需要进一步的人体试验验证。

总体而言，这项研究为克服 ICIs 耐药性、准确分层肿瘤免疫治疗反应，实现个性化抗癌治疗提供了新的策略和方法，具有重要的理论意义和潜在的临床应用价值。