随着对免疫疗法的深入研究,其在对抗肿瘤进展方面发挥了不可限量的作用。然而,M2型巨噬细胞、髓源性抑制细胞(MDSCs)、调节性T细胞(Tregs)等肿瘤微环境中的免疫抑制性细胞的存在限制了免疫反应。细胞焦亡作为一种新型的程序性细胞死亡(PCD)模式,能够逆转免疫抑制的肿瘤微环境(TME),受到了广泛的关注。正常情况下,gasdermins蛋白家族在肿瘤细胞中低表达。然而在细胞焦亡的过程中,半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3,cas-3)被激活并特异性裂解gasdermin E(GSDME)并造成膜穿孔,释放促炎细胞因子与肿瘤相关抗原,从而激活抗原特异性T细胞增殖,诱发强大的抗肿瘤免疫效果。如何通过精准递送系统诱导细胞焦亡实现更加高效的肿瘤免疫治疗是需要解决的关键问题。纳米医学的发展为肿瘤的治疗提供了希望,其可通过增加药物稳定性和溶解度,延长药物半衰期等方式,一定程度地提高治疗效果。然而,依靠被动靶向策略的纳米粒对于肿瘤的靶向能力显得不足,并且作为外来物质,难以逃脱被免疫系统清除的宿命。仿生递送系统的出现有望解决上述问题,巨噬细胞作为天然免疫细胞和抗原呈递细胞,具有天然的吞噬和靶向肿瘤的能力,因此基于巨噬细胞的仿生递送系统具有较好的应用潜力。另一方面,在保证药物较高负载的基础上,利用新吲哚菁绿IR-820这一荧光光敏剂,实现仿生递送系统的精准导航和光热治疗,增强肿瘤光热-免疫联合治疗效果。本文设计了一种具有光热转化和荧光成像特性的多功能化巨噬细胞仿生递送体系。利用金属有机框架材料ZIF-8高载药率和pH响应性降解的特点,负载化疗药物地西他滨(DAC),制成地西他滨-ZIF-8纳米粒(DZNPs)。利用巨噬细胞自身强大的吞噬性能,实现对DZNPs的有效装载。通过荧光光热剂IR-820,构建了多功能化巨噬细胞仿生递送体系。通过巨噬细胞对肿瘤细胞的特异性识别,选择性地将药物递送至肿瘤细胞内部。以三阴性乳腺癌为模型,在荧光影像引导下实现靶向递送;研究在近红外激光的激发下,巨噬细胞仿生递送系统诱导细胞焦亡,达到光热与免疫的联合抗肿瘤的疗效,并且逆转免疫抑制的肿瘤微环境,进而形成长期记忆效应,抑制肿瘤的转移。研究内容主要分为以下两章节。在第一部分中构建了多功能化巨噬细胞仿生递送体系,Liver immune enzymes在细胞水平上探讨了光热诱导焦亡,从而激活免疫反应。利用巨噬细胞自身强大的吞噬性能,构建了荧光光热剂IR-820修饰以及DZNPs装载的多功能化巨噬细胞仿生递送体系(IDN@MC)。IDN@MC内部装载的pH响应性的DZNPs纳米粒的逐步降解,导致宿主细胞逐步从M0型极化成M1型,增强其对肿瘤细胞的识别及吞噬,从而将负载的化疗药物DAC直接递送至肿瘤细胞内部。荧光光热分子IR-820的修饰赋予IDN@MC荧光导航及光热治疗的功能,一方面有利于利用荧光影像实时跟踪仿生药物递送体系的体内进程;另一方面通过外部激光控制,光热诱导焦亡。以乳腺癌细胞4T1作为模型细胞,评价了光热诱导肿瘤细胞的焦亡行为,进一步评估了焦亡细胞的炎症因子IL-18的释放和细胞内钙网蛋白(calreticulin,CRT)的外翻情况,从而促进树突状细胞(DCs)的成熟,激活其抗原呈递和引发免疫反应的能力。这些结果表明巨噬细胞仿生递送系统IDN@MC可调控肿瘤细胞的光热诱导焦亡,为肿瘤的光热-免疫的联合治疗提供了可能。在第二部分中构建了乳腺癌4T1的荷瘤小鼠模型,探讨了仿生递送体系IDN@MC的肿瘤靶向行为及体内光热转换性能,评估了 IDN@MC对原发肿瘤以及转移肿瘤的光热-免疫联合治疗的治疗效果。基于IR-820的荧光成像性能,利用荧光影像技术跟踪IDN@MC的体内肿瘤靶向行为,实现药物的肿瘤精准递送。通过外部808nm的近红外激光的调控,肿瘤部位光热升温,启动光热诱导的细胞焦亡,激活免疫应答,放大免疫治疗。结果显示,IDN@MC在激光照射下诱发细胞焦亡,肿瘤组织中焦亡相关蛋白GSDME及cas-3的表达明显增加;促进多种炎症因子的释放,https://www.selleck.cn/products/stm2457.html肿瘤微环境中IL-2,TNF-α,IFN-y,以及IL-18的表达明显上调。光热诱导的肿瘤焦亡,可激活免疫应答,重塑肿瘤免疫微环境,肿瘤组织流式细胞分析结果显示肿瘤微环境中抗原呈递细胞DCs和M1型巨噬细胞的比例上调,免疫调节CD4+T细胞和肿瘤杀伤CD8+T细胞的含量提高,M2型巨噬细胞、MDSCs、Tregs细胞的比例减少。这些结果验证了 IDN@MC光热激活焦亡诱导的肿瘤免疫治疗,明显抑制原发肿瘤的增殖。此外,IDN@MC光热激活焦亡诱导的肿瘤免疫联合疗法显示出免疫记忆效应,可抑制肿瘤Apoptosis抑制剂的全身转移。综上所述,本文设计了一种巨噬细胞介导的多功能仿生递送体系IDN@MC,集荧光导航系统、肿瘤趋向系统及药物装载系统为一体。宿主巨噬细胞发挥自驱动“马达”和药物储存库的作用,具有肿瘤靶向积聚的活性,实现精确的药物递送。荧光光热剂IR-820的修饰赋予IDN@MC荧光导航及光热治疗的性能。巨噬细胞自身固有的肿瘤趋向性,实现了影像引导下的肿瘤精准靶向递送。负载DAC的DZNPs纳米粒被包裹到巨噬细胞中,DAC在酸性pH条件下的缓释,延时控制宿主巨噬细胞向M1表型分化,从而实现对肿瘤细胞的识别和吞噬,直接将治疗剂IR-820和DAC转移到肿瘤细胞。随后,外部激光照射诱导局部过热,启动光热化疗,协同触发癌细胞的焦亡。焦亡肿瘤细胞释放的炎症因子会激活全身抗肿瘤免疫反应,抑制肿瘤的进展和转移,成为乳腺癌症治疗和预防转移的潜在输送平台。