多功能纳米平台：开启肿瘤免疫治疗新篇章

《Journal of Nanobiotechnology》：Multifunctional glycyrrhizic acid-loaded nanoplatform combining ferroptosis induction and HMGB1 blockade for enhanced tumor immunotherapy

为解决肿瘤免疫治疗难题，研究人员开发 GA-DMOS@FeOOH 纳米平台，增强抗肿瘤免疫，意义重大。

　　

肿瘤免疫治疗的新希望：多功能纳米平台的崛起

在癌症治疗的漫长征程中，免疫治疗犹如一颗璀璨的新星，为无数患者带来了新的希望。它通过激活人体自身的免疫系统，让免疫细胞能够精准识别并攻击肿瘤细胞，这种革命性的治疗策略为攻克癌症带来了曙光。然而，现实却给这一疗法泼了冷水，在大多数实体肿瘤的治疗中，免疫治疗的效果并不理想，低响应率成为了阻碍其发展的巨大绊脚石。其中，肿瘤免疫微环境的抑制作用是导致这一困境的关键因素，它就像肿瘤的 “保护伞”，使得免疫细胞难以发挥作用，无法有效清除肿瘤细胞。

铁死亡（ferroptosis）作为一种铁依赖性的调节性细胞死亡方式，近年来逐渐成为癌症治疗领域的研究热点。它通过细胞内脂质过氧化物的积累，引发细胞膜的氧化损伤，最终导致肿瘤细胞死亡。大量研究表明，铁死亡不仅能够直接抑制肿瘤细胞的生长，还能增强免疫治疗的效果，为攻克癌症带来了新的契机。然而，铁死亡在肿瘤免疫微环境中却扮演着复杂的角色。一方面，它能够诱导肿瘤细胞死亡，为免疫细胞清除肿瘤创造条件；另一方面，它会促使肿瘤细胞释放高迁移率族蛋白 B1（HMGB1），这种蛋白就像一个 “叛徒”，会招募髓源性抑制细胞（MDSCs）进入肿瘤微环境，抑制免疫细胞的活性，从而削弱免疫治疗的效果。此外，铁死亡还具有非选择性，在杀死肿瘤细胞的同时，也可能误伤免疫细胞，进一步影响抗肿瘤免疫反应。

为了打破这些困境，南京医科大学第一附属医院的研究人员开展了一项具有开创性的研究。他们致力于开发一种新型的纳米平台，期望能够选择性地诱导肿瘤细胞发生铁死亡，同时阻断 HMGB1 的释放，从而增强抗肿瘤免疫反应，提高癌症治疗的效果。相关研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》杂志上。

在这项研究中，研究人员运用了多种先进的技术方法。在纳米颗粒的合成方面，通过水热反应和表面修饰等一系列精细操作，成功制备出了由均匀 FeOOH 纳米纺锤体、四硫键桥接的介孔有机硅（DMOS）壳以及负载的 HMGB1 抑制剂甘草酸（GA）组成的多功能纳米平台 GA-DMOS@FeOOH。为了深入探究纳米平台的性能，研究人员采用了多种检测技术。例如，利用 UV-Vis 光谱分析、ELISA 试剂盒等手段，对纳米平台的谷胱甘肽（GSH）消耗能力、H₂S 释放能力、药物释放行为以及 Fe²⁺和?OH 的产生能力进行了精准检测；通过 MTT 法、活 / 死细胞染色等实验，评估了纳米平台对肿瘤细胞和正常细胞的选择性细胞毒性；运用 Western blotting、免疫荧光分析等技术，深入研究了纳米平台诱导铁死亡的机制以及对肿瘤微环境中免疫细胞的影响。在动物实验方面，建立了 4T1 乳腺癌小鼠模型，通过观察肿瘤体积、体重变化，进行组织学分析、免疫组化检测等，全面评估了纳米平台在体内的抗肿瘤效果和生物安全性。

下面来看看具体的研究结果。首先是 GA-DMOS@FeOOH 纳米颗粒的理化性质。研究人员通过 TEM、DLS、XPS 等多种表征技术，详细分析了纳米颗粒的形态、粒径、表面电荷、元素组成等理化性质。结果显示，成功制备出了具有核心 @壳结构的 DMOS@FeOOH 纳米颗粒，其平均流体动力学直径为 240.28 ± 6.37 nm，zeta 电位为 - 25.64 ± 1.08 mV，并且成功负载了 GA，确定了最佳的 GA 与 DMOS@FeOOH 摩尔比为 1:0.4。同时，该纳米颗粒在血清中具有良好的稳定性。

接着是纳米平台的多种能力表现。由于四硫键对还原环境的高敏感性，DMOS@FeOOH 能够高效消耗 GSH，同时产生 H₂S。GSH 的消耗会引发一系列反应，促使 Fe²⁺和?OH 的产生，这些物质在酸性的肿瘤微环境中能够有效诱导铁死亡。在药物释放实验中，发现 GA 的释放与 GSH 浓度密切相关，高浓度 GSH 能够促进 GA 的释放，表明该纳米平台具有肿瘤特异性和可控的药物释放特性。

在选择性细胞毒性实验中，MTT 实验和活 / 死细胞染色结果表明，GA-DMOS@FeOOH 对肿瘤细胞 4T1 具有显著的细胞毒性，而对正常细胞 3T3 的毒性较低，展现出良好的肿瘤特异性。进一步研究发现，这种选择性细胞毒性与纳米平台对细胞内 GSH 水平的影响密切相关，它能够有效降低 4T1 细胞内的 GSH 水平，引发一系列反应，最终导致肿瘤细胞死亡。

研究还证实了 GA-DMOS@FeOOH 诱导细胞死亡是通过铁死亡途径。Western blotting 结果显示，经 GA-DMOS@FeOOH 处理后，4T1 细胞中关键的铁死亡调节蛋白 GPX4 和 SLC7A11 的表达显著下调。通过 BODIPY581/591-C11 探针染色和线粒体完整性检测发现，4T1 细胞经处理后脂质过氧化（LPO）明显积累，线粒体膜电位受到破坏，这些都是铁死亡的典型特征。

在体内抗肿瘤实验中，构建 4T1 乳腺癌小鼠模型并给予不同处理后，发现 GA-DMOS@FeOOH 能够显著抑制肿瘤生长，延长小鼠生存时间。免疫组化分析表明，该纳米平台能够降低肿瘤细胞增殖标记物 KI67 的表达，增加细胞凋亡标记物 TUNEL 的信号，同时降低肿瘤组织中的 GSH 水平，增加 ROS 积累，下调 GPX4 和 SLC7A11 的表达，增强 LPO 积累，进一步证实了其在体内通过诱导铁死亡发挥抗肿瘤作用。

对于铁死亡联合 HMGB1 阻断引发的免疫激活，研究人员进行了深入探究。免疫荧光和 ELISA 实验表明，DMOS@FeOOH 处理会导致 HMGB1 释放增加，而 GA-DMOS@FeOOH 能够抑制 HMGB1 的分泌和表达。Flow cytometry 分析发现，GA-DMOS@FeOOH 处理能够减少肿瘤微环境中 MDSCs 的浸润，增加 CD8⁺T 细胞的数量和活性，促进树突状细胞的浸润，同时降低肿瘤组织中免疫抑制因子 IL-10 的水平，增强抗肿瘤免疫反应。此外，GA-DMOS@FeOOH 与免疫检查点阻断剂 anti-PD-L1 联合治疗，能够进一步抑制肿瘤生长，提高小鼠生存率，表明该纳米平台与免疫检查点阻断疗法具有协同作用。

最后是体内生物安全性评估。溶血实验和动物实验结果显示，GA-DMOS@FeOOH 纳米颗粒具有较低的溶血率，对小鼠的血常规、生化指标以及主要器官均无明显不良影响，表明其具有良好的生物相容性，在临床应用中具有较高的安全性。

综上所述，研究人员成功开发了一种 GSH 触发的纳米平台 GA-DMOS@FeOOH，它能够选择性地诱导肿瘤细胞发生铁死亡，同时通过甘草酸抑制 HMGB1 的释放，减少免疫抑制细胞的浸润，逆转免疫抑制的肿瘤微环境。这种纳米平台与免疫检查点阻断疗法联合使用，能够显著增强抗肿瘤免疫反应，为癌症免疫治疗提供了一种新的策略。尽管目前仍面临一些挑战，如纳米颗粒的参数优化、肿瘤免疫微环境的复杂性等，但这项研究为未来癌症治疗的发展提供了重要的理论依据和实践指导，有望推动癌症免疫治疗领域取得新的突破，为广大癌症患者带来新的希望。