前言

目前，癌癥仍然是全球第二大死亡原因，其中擴散到遠端器官的癌癥占到了癌癥相關(guān)死亡人數(shù)的90％以上。盡管腫瘤免疫治療在延長患者生存期方面展現(xiàn)出巨大的潛力，然而不幸的是，目前依然缺乏有效的轉(zhuǎn)移治療，因為難以選擇性地靶向這些分布在各種器官上的小的、非定域的腫瘤。

納米技術(shù)在改善轉(zhuǎn)移癌患者的免疫治療效果方面具有巨大的前景。與傳統(tǒng)的癌癥免疫療法不同，合理設計的納米材料可以觸發(fā)特定的殺瘤效應，從而改善免疫細胞對骨、肺和淋巴結(jié)等主要轉(zhuǎn)移部位的接觸，優(yōu)化抗原呈遞，并誘導持久的免疫反應。具體來說，它可以直接逆轉(zhuǎn)原發(fā)腫瘤的免疫狀態(tài)，利用外周免疫細胞的潛能，防止轉(zhuǎn)移前生態(tài)位的形成，并通過術(shù)后免疫治療抑制腫瘤復發(fā)。

此外，與低分子量免疫調(diào)節(jié)劑相比，納米級免疫調(diào)節(jié)劑具有可控的藥代動力學行為，由于其獨特的尺寸效應和多個功能域的存在而產(chǎn)生的共載能力，因此具有通過協(xié)同效應增強免疫激活的潛力，這可能會克服實體腫瘤有效免疫治療的障礙。納米技術(shù)在腫瘤免疫治療中具有廣泛的應用潛力，尤其是難治性和復發(fā)性癌癥。

逆轉(zhuǎn)原發(fā)腫瘤的免疫狀態(tài)

腫瘤的發(fā)生是一個過程，是由于一系列癌癥逃逸機制引起的宿主免疫監(jiān)視缺陷所致。在原發(fā)性實體瘤中，由于腫瘤微環(huán)境的免疫抑制狀態(tài)，癌細胞新抗原的免疫原性太弱，無法有效刺激免疫反應。納米材料為克服這一治療效果障礙提供了新途徑。

改變免疫抑制的腫瘤微環(huán)境

腫瘤微環(huán)境的特征在決定癌癥免疫治療成功與否方面起著重要作用。在腫瘤免疫抑制性的微環(huán)境中，多種免疫和非免疫細胞類型引起長期炎癥和局部免疫抑制，使惡性細胞不被宿主免疫系統(tǒng)檢測和消除。為了打破這種局面，納米免疫調(diào)節(jié)劑被設計成直接靶向免疫抑制微環(huán)境，從而在原位重新激活免疫系統(tǒng)并抑制腫瘤生長。

巨噬細胞是腫瘤微環(huán)境中最豐富的免疫細胞群之一，TAM主要是M2表型，因此，使TAMs從M2型復極為M1型已成為免疫治療策略之一。最近，Chen和他的同事構(gòu)建了一種可編程的細胞囊泡，以對抗術(shù)后腫瘤復發(fā)和轉(zhuǎn)移。雜合細胞膜納米囊泡（HNV）可與血管腔內(nèi)的循環(huán)腫瘤細胞（CTC）相互作用，并在切除部位聚集，阻斷CD47－SIRPα相互作用，使TAM從M2復極至M1，從而殺死癌細胞。這些納米囊泡還可以通過抗原呈遞提高T細胞對惡性細胞的殺傷能力，通過減少局部復發(fā)和術(shù)后遠端擴散，顯著提高惡性黑色素瘤模型小鼠的存活率。

除TAM外，MDSC也參與產(chǎn)生免疫抑制微環(huán)境。Shuai及其同事設計了一種納米調(diào)節(jié)器，含有MnO2顆粒和PI3Kγ抑制劑IPI549，以減輕缺氧，同時下調(diào)免疫抑制PD－L1分子的表達水平。同時，納米調(diào)節(jié)劑可以激活MDSCs以加速TAM向M1表型的極化，并重新激活細胞毒性T細胞以阻止腫瘤細胞的增殖。

除了影響TAMs和MDSCs外，NK細胞活化是另一種緩解免疫抑制微環(huán)境的策略。使用多種細胞因子的納米輔助免疫治療，如IL－2和IL－12，已探索通過激活NK細胞來防止進展和轉(zhuǎn)移。Irvine及其同事開發(fā)了一種在聚乙二醇化脂質(zhì)體表面具有激動性抗CD137和IL－2的聯(lián)合治療系統(tǒng)。通過這種基于脂質(zhì)體的治療，免疫刺激物可在腫瘤中快速積聚，從而誘導NK細胞和T細胞的有效激活，進而抑制小鼠原發(fā)腫瘤部位和肺轉(zhuǎn)移病灶的腫瘤進展。通過細胞因子輔助NK細胞激活的納米材料的類似方法已被廣泛開發(fā)用于治療轉(zhuǎn)移性癌癥。除了直接激活NK細胞外，還可以設計納米顆粒來改善NK細胞在腫瘤部位的積聚，從而提高治療效果。

總的來說，通過減輕腫瘤相關(guān)免疫細胞的免疫抑制作用，重塑腫瘤微環(huán)境的免疫狀態(tài)為局部區(qū)域性腫瘤免疫治療提供了可行的途徑。更重要的是，這一策略具有通過系統(tǒng)性抗癌免疫反應預防遠處腫瘤轉(zhuǎn)移和復發(fā)的巨大潛力。

通過ICD激活免疫細胞

近年來，研究表明，傳統(tǒng)的局部治療方法，包括局部熱療、放療或化療，不僅會破壞原發(fā)性腫瘤細胞，還會誘導腫瘤免疫原性細胞死亡（ICD）。然而，ICD刺激的免疫反應通常不足以引起針對轉(zhuǎn)移的全身效應或防止腫瘤復發(fā)。因此，納米材料被設計用于增強對傳統(tǒng)癌癥療法的免疫反應。

局部區(qū)域熱處理是誘導ICD最常用的方法。在一項研究中，Wang及其同事采用系統(tǒng)給藥、紅細胞膜包裹的2D聚吡咯納米片作為NIR－II光熱傳感器，從而產(chǎn)生協(xié)同光熱和免疫反應，有利于預防轉(zhuǎn)移和延長小鼠生存期。

除了光熱療法外，磁熱療法是誘導ICD的另一種可行方法。Liang及其同事設計了一種新型的具有渦流域的鐵磁性氧化鐵納米環(huán)，該納米環(huán)能夠介導溫和的磁熱療，導致4T1乳腺腫瘤細胞中鈣網(wǎng)蛋白的表達，并促進免疫細胞吞噬腫瘤細胞。

除了局部熱療外，納米輔助放射治療是另一種治療策略，可引起腫瘤ICD并可能抑制遠端轉(zhuǎn)移。事實上，在一些臨床病例中已經(jīng)觀察到了放射治療的遠隔效應，更正式的說法是輻射誘導的旁觀者效應（RIBE），這是由對死亡腫瘤細胞的免疫反應觸發(fā)的。通過納米輔助免疫治療的結(jié)合，RIBE可以顯著擴增。例如，Liu和同事通過131I－Cat、天然多糖海藻酸鹽和合成胞嘧啶磷酸鳥苷（CpG）的組合開發(fā)了一種新的放射性同位素療法。腫瘤內(nèi)注射后，由于內(nèi)源性Ca2＋的存在，多糖迅速形成水凝膠，將131I－Cat固定在腫瘤部位，從而能夠通過低劑量放療完全消除原發(fā)腫瘤。重要的是，在免疫刺激性寡核苷酸CpG的幫助下，原發(fā)性腫瘤局部放療后腫瘤相關(guān)抗原（TAAs）的產(chǎn)生有效地觸發(fā)了全身抗腫瘤免疫反應，與檢查點阻斷療法相結(jié)合，成功地防止了轉(zhuǎn)移和復發(fā)。

這些研究有助于說明腫瘤ICD與納米輔助免疫治療相結(jié)合在預防腫瘤生長和轉(zhuǎn)移方面的巨大潛力。聯(lián)合治療為納米材料輔助免疫治療的臨床應用提供了巨大的機會。

針對免疫細胞的應用

免疫細胞位于外周免疫器官中，包括淋巴結(jié)、脾臟、皮膚和血管系統(tǒng)。它們在外來抗原刺激下產(chǎn)生免疫反應中發(fā)揮重要作用。納米技術(shù)可以通過多種方式應用于免疫細胞。

針對樹突狀細胞的癌癥疫苗

基于樹突狀細胞的癌癥疫苗在腫瘤預防和治療方面具有巨大潛力，已被證明能有效抑制腫瘤轉(zhuǎn)移和復發(fā)。然而，基于DC的免疫治療仍然受到免疫反應不足的限制，這使得很難完全根除已建立的實體瘤。

由于納米技術(shù)的最新進展，諸如脂質(zhì)體、聚合物納米顆粒和無機納米顆粒等結(jié)構(gòu)能夠裝載不同的組分，包括小分子、肽、核酸和細胞膜。這使得抗原和佐劑能夠在納米疫苗中共同裝載，從而確保這些活性成分同時輸送到相同的APC。此外，納米疫苗還可以防止抗原和佐劑等成分迅速擴散到血液循環(huán)中，并促進其在引流淋巴結(jié)中的有效積累。因此，基于納米顆粒的疫苗可能是增強免疫反應和預防腫瘤轉(zhuǎn)移的有價值的工具。

Zhou等人通過用磷脂膜包覆PLGA納米粒構(gòu)建了佐劑／抗原共遞送納米平臺。這種納米疫苗可以有效地在淋巴結(jié)中積聚，并引發(fā)抗原特異性T細胞反應，從而抑制B16－OVA黑色素瘤細胞的轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)數(shù)量大幅減少。在另一個例子中，通過封裝新型TLR7／8雙特異性激動劑522NP，開發(fā)了基于PLGA納米粒的抗轉(zhuǎn)移納米疫苗。靜脈注射后，522NPs進入引流淋巴結(jié)并激活DC，從而顯著增強隨后的CTL反應。OVA＋522NP免疫的小鼠肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)比對照組減少約75％。

人工模擬免疫細胞

基于微材料和納米材料的人工APC（aAPC）旨在通過模擬天然APC向T細胞呈遞抗原信號并激活它們以抑制腫瘤。為了實現(xiàn)抗原呈遞效應，aAPC表面應包括兩部分：MHC肽復合物以及可與共刺激受體結(jié)合并激活T細胞的共刺激分子。與天然樹突狀細胞相比，aAPC具有相對明確的組成和可控的生物學行為。此外，aAPCs可用于大規(guī)模生產(chǎn)，從而可獲得現(xiàn)成的疫苗。

Lu等人開發(fā)了一種aAPC疫苗，其中微型乳膠珠裝配H－2Kb－Ig／pTRP2二聚體復合物、抗CD28抗體、4－1BB配體和CD83分子。在B16黑色素瘤小鼠動物模型中，靜脈注射H－2Kb－Ig／pTRP2 aAPCs可以刺激黑色素瘤特異性CTL。結(jié)果表明，H－2Kb－Ig／pTRP2 aAPC治療后肺轉(zhuǎn)移顯著減少，治療后肺內(nèi)僅出現(xiàn)約36個轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)，而對照組小鼠出現(xiàn)約330個肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)。

此外，APC模擬物并不是使用納米材料探索的唯一免疫細胞。中性粒細胞或Treg在對腫瘤的先天免疫反應中也起著關(guān)鍵作用，納米材料已被用于模擬它們以抑制腫瘤生長�？梢灶A期，在未來的研究中將開發(fā)出能夠模擬更多其他類型腫瘤相關(guān)免疫細胞的新型仿生納米材料。

過繼T細胞療法

過繼性T細胞療法是治療癌癥的主要方法之一。利用納米技術(shù)可以有效地設計淋巴細胞以表達T細胞受體或嵌合抗原受體，進一步擴大了ACT在癌癥治療中的成功應用。

例如，Irvine及其同事證明，用細胞因子或載藥納米顆粒修飾T細胞表面可以顯著提高ACT的療效。他們還使用納米凝膠將蛋白質(zhì)藥物裝載到T細胞上。這一策略顯著地增加了腫瘤中存在的T細胞數(shù)量，從而提高了ACT治療的安全性。

除了T細胞外，血小板也被用于ACT。由于其固有特性，它們可以自發(fā)地積聚在傷口區(qū)域。受這種能力的啟發(fā)，Gu及其同事將抗PD－L1結(jié)合在血小板表面，這些過繼血小板可以成功地靶向腫瘤切除后的手術(shù)傷口，并在原位血小板活化后通過血小板衍生微粒釋放抗PD－L1。這一策略被證明能夠成功地清除殘留的腫瘤細胞，并防止癌癥復發(fā)。

干擾轉(zhuǎn)移前生態(tài)位的形成

原發(fā)性腫瘤需要改變遠處器官的微環(huán)境，為CTC創(chuàng)造有利條件，稱為轉(zhuǎn)移前生態(tài)位（PMN）。在這種現(xiàn)象中，原發(fā)性腫瘤細胞首先在潛在轉(zhuǎn)移部位分泌可溶性成分，如外泌體（EV），并通過將小核酸片段轉(zhuǎn)移到正常細胞來調(diào)節(jié)該區(qū)域的微環(huán)境。原發(fā)性腫瘤源性炎癥因子可同時招募抑制性免疫細胞，包括MDSCs、TAM或Treg，它們進一步分泌趨化因子和細胞因子以支持PMN的形成。因此，干擾PMN的形成是防止腫瘤細胞定植的機會。

重塑PMN的分子組成

PMN可以通過改變組織的血管狀態(tài)來支持CTC的外滲、錨定、存活、增殖和免疫逃避。此外，PMN還表現(xiàn)出炎癥和基質(zhì)重編程，這也是CTC定植和存活的關(guān)鍵過程。

為了防止這些過程，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)出可以重塑PMN成分以抑制轉(zhuǎn)移的分子。賴氨酰氧化酶是一種在腫瘤和PMN中過度表達的酶，通過重塑ECM幫助腫瘤細胞定植。除了小分子，針對PMN中分子成分的納米藥物制劑也開始出現(xiàn)。Jiang等人設計了二甲雙胍和二十二碳六烯酸混合微粒作為PMN的重塑劑，這些納米藥物減少了CTC和內(nèi)皮細胞之間的粘附，逆轉(zhuǎn)了炎性分子的異常表達，包括PMN中的纖維連接蛋白、基質(zhì)金屬蛋白酶－9（MMP－9）和S100A9，因此顯示出抑制轉(zhuǎn)移的作用。

抑制MDSC

在PMN的免疫抑制細胞中，MDSC在PMN的形成中起著關(guān)鍵作用，可抑制CD8＋T細胞的活性。因此，抑制MDSC的募集是預防轉(zhuǎn)移的有效途徑。

納米技術(shù)已被應用于干預MDSC的早期募集。低分子肝素和生育酚琥珀酸鹽被用于自組裝成膠束納米顆粒（LT NPs）。前者通過競爭性結(jié)合抑制P－選擇素／PSGL－1介導的粒細胞源性抑制細胞（g－MDSCs）的外滲，后者通過競爭性結(jié)合抑制MMP－9在g－MDSCs中的表達。此外，PMN中MDSCs的缺失是另一種抑制轉(zhuǎn)移的方法。Ni等人報道，鉿DBP（5，15－二（對苯甲酸）卟啉），一種納米級金屬有機物，聯(lián)合αPD－L1在原位乳腺癌肺轉(zhuǎn)移模型中表現(xiàn)出出色的抗腫瘤活性和抗轉(zhuǎn)移作用。進一步研究表明，抗轉(zhuǎn)移作用來自肺中單核細胞MDSC（mMDSC）和粒細胞MDSC的減少，以及原發(fā)腫瘤中mMDSC的減少。

阻斷致癌EV

外泌體是原發(fā)性腫瘤細胞和基質(zhì)細胞的重要信使，可重塑遠端器官的微環(huán)境。干擾EVs可以阻斷原發(fā)腫瘤傳遞的信號，可能有助于治療。

干擾外泌體的一個有希望的策略是直接消除循環(huán)中的外泌體。Xie等人創(chuàng)新性地提出通過納米顆粒的肝膽代謝途徑將外泌體拖入小腸。具體而言，他們設計了表皮生長因子受體靶向適配體，其偶聯(lián)帶正電的介孔二氧化硅納米顆粒上，以識別和結(jié)合血液中帶負電的外泌體。體內(nèi)實驗表明，這些納米材料有效地增加了肝臟和小腸中外泌體的分布。

應用于術(shù)后免疫治療

為了解決手術(shù)后的復發(fā)問題，各種納米免疫調(diào)節(jié)劑已經(jīng)被開發(fā)出來用于手術(shù)切除后的免疫治療。Gu小組開發(fā)了一種納米制劑，可以噴灑到腫瘤切除腔中，噴灑后可原位形成免疫治療性纖維蛋白凝膠，并通過逐漸釋放抗CD47抗體阻斷CD47和SIRPα的相互作用，誘導巨噬細胞吞噬腫瘤細胞。這種納米制劑可以有效地抑制手術(shù)后局部和遠處的腫瘤復發(fā)。

納米材料輔助的術(shù)后免疫治療在防止生長在特殊部位的腫瘤長期復發(fā)方面具有更大的優(yōu)勢，而在這些部位切除額外的組織是非常不可取的，例如腦腫瘤。Jiang和同事提出了一種可注射的自制寡肽水凝膠系統(tǒng)，該系統(tǒng)可促進膠質(zhì)母細胞瘤手術(shù)切除后的腫瘤特異性免疫反應，有效防止小鼠腦腫瘤復發(fā)。該水凝膠充當CXCL10和腫瘤歸巢免疫納米調(diào)節(jié)劑（THINR）共遞送的藥物庫。在手術(shù)腔中給藥后，前體溶液形成水凝膠并隨時間釋放，其中包括米托蒽醌和靶向IDO的小干擾RNA（siIDO1）。米托蒽醌和siIDO1在內(nèi)化后的酸性環(huán)境中分解釋放，并對腫瘤細胞產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)作用，從而激活循環(huán)T細胞并緩解Treg的免疫抑制。激活的T細胞隨后被CXCL10招募到大腦，以攻擊殘留的腫瘤細胞。

與全身給藥相比，納米材料的局部給藥有可能通過限制器官暴露而減少不良反應，同時提高受影響區(qū)域內(nèi)的藥物濃度。由于腫瘤特異性免疫的激活和長期免疫記憶的形成，局部區(qū)域納米材料輔助術(shù)后免疫治療是預防腫瘤手術(shù)切除后復發(fā)的一種可行策略。

小結(jié)

納米免疫調(diào)節(jié)劑不僅能有效地消除原發(fā)性腫瘤，而且對遠端轉(zhuǎn)移具有良好的抑制作用，可預防復發(fā)。此外，納米材料可以用作多功能平臺，以補充各種免疫療法的不足。更多的免疫治療組合、人工免疫細胞和新納米材料的出現(xiàn)，它們將深刻影響治療難治性和轉(zhuǎn)移性癌癥的能力。

參考文獻：

1．Nanotechnology－enhanced immunotherapy formetastatic cancer． Innovation （N Y）． 2021 Nov 28； 2（4）： 100174．

       原文標題 : 腫瘤免疫治療中的納米技術(shù)的應用