淺談納米材料在肝臟腫瘤熱消融聯(lián)合免疫治療中的應(yīng)用

郭煥玲,謝曉燕,徐 明

郭煥玲,謝曉燕,徐明,中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科 廣東省廣州市 510080

0 引言

據(jù)2020年GlOBOCAN estimates統(tǒng)計(jì),在全球范圍內(nèi),估計(jì)有1930萬(wàn)新癌癥病例和近1000萬(wàn)癌癥死亡病例,可見(jiàn)癌癥防控形式依然嚴(yán)峻.腫瘤熱消融術(shù),是通過(guò)高溫誘導(dǎo)治療區(qū)域內(nèi)腫瘤細(xì)胞發(fā)生不可逆的損傷,從而實(shí)現(xiàn)原位滅活腫瘤的一種局部治療手段.相較于手術(shù)、放療、化療等傳統(tǒng)的癌癥治療手段,熱消融術(shù)具有微創(chuàng)、療效確切、對(duì)肝腎功能損傷小、住院周期短、可治療腫瘤類(lèi)型廣泛等優(yōu)勢(shì),因而已成為肝臟腫瘤的重要治療手段之一.然而,對(duì)于復(fù)雜病例[包括影像引導(dǎo)顯示不清、病灶貼近大血管、腫瘤呈侵襲性不規(guī)則生長(zhǎng)、病灶貼近重要臟器、微血管侵犯(microvascular invasion,MVI)陽(yáng)性的小肝癌等],熱消融往往難以完全消融腫瘤,易存在術(shù)后腫瘤細(xì)胞殘瘤,導(dǎo)致術(shù)后復(fù)發(fā)率大大增加.此時(shí),需通過(guò)聯(lián)合系統(tǒng)治療以積極抗癌.

熱消融治療可觸發(fā)腫瘤相關(guān)抗原(tumor-associated antigens,TAAs)的釋放,從而誘導(dǎo)機(jī)體啟動(dòng)抗腫瘤免疫應(yīng)答,然而,該免疫效應(yīng)難以有效抑制腫瘤復(fù)發(fā).其潛在原因包括: (1)TAAs的抗原呈遞不足.一方面,熱消融后所釋放的TAAs抗原性不足.由于過(guò)高溫對(duì)TAAs免疫原性的破壞、腫瘤灌注低、高間質(zhì)壓不利于TAAs向機(jī)體釋放,可導(dǎo)致TAAs的抗原提呈不足.另一方面,殘余腫瘤可通過(guò)誘導(dǎo)抗原提呈細(xì)胞(antigen presenting cells,APC)抗原提呈功能失調(diào),逃避抗腫瘤免疫攻擊;(2)殘余腫瘤誘導(dǎo)抑制性腫瘤免疫微環(huán)境形成.研究表明,熱消融術(shù)后后期,殘余腫瘤細(xì)胞程序性死亡配體-1(programmed cell death ligand-1,PD-L1)表達(dá)上調(diào)、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(cytotoxic T lymphocytes,CTL)數(shù)量減少而CTL表面PD-1表達(dá)上調(diào)、腫瘤局部和外周血中骨髓來(lái)源抑制細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSC)顯著增加、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)水平升高,從而抵抗熱消融誘導(dǎo)的抗腫瘤免疫效應(yīng);(3)熱消融后實(shí)體腫瘤的高間質(zhì)壓、乏氧、乏血供微環(huán)境,導(dǎo)致抗腫瘤免疫細(xì)胞浸潤(rùn)受限.因此,通過(guò)熱消融聯(lián)合免疫治療逆轉(zhuǎn)腫瘤免疫微環(huán)境,對(duì)抑制熱消融后腫瘤復(fù)發(fā)具有重要臨床價(jià)值.然而,由于免疫治療靶點(diǎn)的非特異性,游離免疫藥物易致免疫相關(guān)毒副作用,這大大限制了藥物的臨床應(yīng)用.

納米材料具有可修飾性強(qiáng)、生物相容性好、藥物配比可控等優(yōu)勢(shì),通過(guò)設(shè)計(jì)具備腫瘤微環(huán)境及外響應(yīng)性的智能響應(yīng)型納米藥物,可優(yōu)化熱消融溫度、捕獲TAAs并輔助APC遞送、共遞送免疫佐劑等以刺激抗原呈遞功能、靶向免疫抑制靶點(diǎn)以逆轉(zhuǎn)免疫抑制微環(huán)境、增加血管滲透性并改善乏氧以增強(qiáng)效應(yīng)免疫細(xì)胞的募集,從而增效腫瘤消融聯(lián)合免疫治療療效.因此,本文擬重點(diǎn)闡述納米材料如何在增效腫瘤熱消融聯(lián)合免疫治療中發(fā)揮作用,并進(jìn)一步討論其臨床應(yīng)用前景及面臨的挑戰(zhàn),旨在為熱消融聯(lián)合免疫治療實(shí)體瘤的納米醫(yī)學(xué)研究提供思路.

1 熱治療的類(lèi)別與特點(diǎn)

1.1 射頻消融 射頻消融(radiofrequency ablation,RFA)是臨床上常用的微創(chuàng)熱消融術(shù)之一,其制熱原理是,通過(guò)交流電驅(qū)動(dòng)離子高速震動(dòng),離子高速震動(dòng)受到高阻組織阻礙,從而產(chǎn)生熱量.其優(yōu)勢(shì)是可通過(guò)消融針穿刺介導(dǎo)深部腫瘤的治療,但熱沉效應(yīng)明顯,且臨床能量利用率低,消融范圍較小.

1.2 微波消融 微波消融(microwave ablation,MWA)是另一種臨床常用的微創(chuàng)熱消融術(shù),是通過(guò)發(fā)射高頻微波(900 MHz以上)使偶極分子的高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生大量的熱能,從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)蛋白凝固.同時(shí),微波也可導(dǎo)致靶區(qū)離子相互摩擦運(yùn)動(dòng)產(chǎn)熱,因此,消融病灶離子的數(shù)量被認(rèn)為是影響MWA熱能的決定性因素.與RFA相比,MWA的優(yōu)勢(shì)是無(wú)熱沉效應(yīng),消融面積大,但易造成正常組織的損傷,不適用于位于重要臟器、大血管旁的腫瘤.研究報(bào)道,與RFA及冷凍消融相比,MWA誘導(dǎo)的促炎因子白介素1β(interleukin 1β,IL-1β)、白介素6(interleukin 6,IL-6)、熱休克蛋白70(heat shock protein 70,HPS70)均顯著降低,這可能與MWA溫度較高所致.

1.3 高能量聚焦超聲 高能量聚焦超聲(high intensity focus ultrasound,HIFU)是一種無(wú)創(chuàng)熱消融方法,使用高能聚焦設(shè)備將超聲能量聚焦于治療靶點(diǎn),從而產(chǎn)生高溫(60 ℃以上),同時(shí)產(chǎn)生熱、空化和機(jī)械效應(yīng),導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性以及腫瘤組織的不可逆凝固和壞死.然而,聲波在組織中傳播時(shí),特別是在深層組織中,容易發(fā)生能量衰減,這不可避免地會(huì)導(dǎo)致熱損失和消融病變處的熱沉積不足,從而降低HIFU的治療效果.

1.4 光熱消融 光熱與磁熱消融是目前納米研究領(lǐng)域中研究最為廣泛的兩大熱消融手段.光熱消融術(shù)(photothermal ablation,PTA)是利用具有光熱轉(zhuǎn)換性能的光熱劑吸收特定波長(zhǎng)的光能轉(zhuǎn)化為高熱來(lái)滅活腫瘤的一種新興的消融手段.PTA具有高靶向性、無(wú)創(chuàng)、高時(shí)空可控性的優(yōu)勢(shì),但其熱利用率低、制熱溫度有限,單獨(dú)治療往往難以完全根除腫瘤,限制其臨床應(yīng)用.PTA協(xié)同腫瘤免疫療法已被開(kāi)發(fā)用于實(shí)體轉(zhuǎn)移性腫瘤,包括PTA結(jié)合免疫佐劑、CAR-T治療和免疫檢查點(diǎn)抑制劑等等.

1.5 磁熱治療 磁熱治療(magnetic hyperthermal therapy,MHT)由于其較好的組織穿透能力,被臨床應(yīng)用于深部和難以接近的癌癥治療中.在MHT中,磁性納米顆粒在交變磁場(chǎng)作用下通過(guò)弛豫損失和磁滯損失產(chǎn)生熱.在過(guò)去的幾十年里,MHT在腦癌、前列腺癌和食管癌的治療中取得了很好的臨床效果.與其他熱消融術(shù)相似,MHT也具有熱誘導(dǎo)免疫作用.值得注意的是,越來(lái)越多的研究證明,部分磁性納米藥物本身即具有免疫刺激作用,如美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration,FDA)批準(zhǔn)的磁性氧化鐵納米顆?？烧T導(dǎo)M1巨噬細(xì)胞極化,從而增加腫瘤對(duì)免疫治療的易感性.而Mn可激活STING通路,提高機(jī)體的腫瘤抗原提呈功能.此外,磁熱劑具備核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)成像功能,可實(shí)現(xiàn)免疫治療引導(dǎo).

2 納米材料輔助增強(qiáng)熱消融后的免疫效應(yīng)

理論上,熱消融可在腫瘤原位產(chǎn)生大量的細(xì)胞碎片,從而激活腫瘤特異性抗原激活免疫系統(tǒng).此外,在熱消融過(guò)程中,一些“危險(xiǎn)信號(hào)”,如熱休克蛋白、損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMPs)和促炎細(xì)胞因子可能被釋放,能夠作為免疫刺激劑,產(chǎn)生有利于抗腫瘤免疫反應(yīng)的環(huán)境.然而,在臨床實(shí)踐中,我們發(fā)現(xiàn)該免疫效應(yīng)并不足以抑制腫瘤的生長(zhǎng)的復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移.其潛在原因包括: (1)抗原提呈細(xì)胞的抗原呈遞不足;(2)過(guò)高溫破壞腫瘤碎片的抗原性;(3)腫瘤局部高間質(zhì)壓的微環(huán)境不利于抗原的遞送以及抗腫瘤免疫細(xì)胞的滲透.針對(duì)上述問(wèn)題,學(xué)者們通過(guò)靈活設(shè)計(jì)納米體系提高熱消融后的免疫效應(yīng)頗有成效.

2.1 抗原提呈

2.1.1 輕度熱消融: 越來(lái)越多的研究提出,高溫消融所誘導(dǎo)的免疫效應(yīng)較輕度熱消融弱.Toraya-Brown等報(bào)道,在小鼠皮下結(jié)直腸癌模型中,43 ℃消融治療可顯著抑制對(duì)側(cè)腫瘤的生長(zhǎng),且增加促炎因子的釋放,從而激活TDLN中的樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cells,DC),進(jìn)而誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞的激活和募集.相比之下,45 ℃消融組瘤內(nèi)激活表型CD8+T細(xì)胞無(wú)顯著變化,且對(duì)側(cè)腫瘤生長(zhǎng)未受明顯抑制.蔣文超等采用不同溫度熱消融治療小鼠皮下肝癌,發(fā)現(xiàn)與60 ℃、70 ℃、100 ℃相比,50 ℃消融灶中的CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞數(shù)量及HPS70表達(dá)量最高,提示輕度消融比高溫消融更有利于誘導(dǎo)主動(dòng)免疫效應(yīng).這可能是因?yàn)椴煌臏囟瓤赡軐?duì)細(xì)胞因子/趨化因子環(huán)境、腫瘤血管系統(tǒng)以及對(duì)腫瘤和間質(zhì)細(xì)胞的應(yīng)激產(chǎn)生了不同水平的影響,例如,輕度消融可能增加了血管系統(tǒng)的通透性,更好地促進(jìn)了樹(shù)突狀細(xì)胞在腫瘤和腫瘤引流淋巴結(jié)(tumor draining lymph node,TDLN)之間的運(yùn)輸,而高熱可損傷血管,造成血栓形成.可見(jiàn),輕度熱消融可減少腫瘤抗原等生物分子潛在的熱誘導(dǎo)變性,還可改善腫瘤微環(huán)境,包括腫瘤細(xì)胞外基質(zhì)的部分破壞、減少腫瘤間質(zhì)液、增加血流灌注,這有利于免疫治療藥物和淋巴細(xì)胞的招募和浸潤(rùn).

(1)輕度光熱消融聯(lián)合免疫治療: Li等受發(fā)熱可促發(fā)全身免疫效應(yīng)的啟發(fā),以納米金(Au)為光熱轉(zhuǎn)換劑,設(shè)計(jì)了共載免疫佐劑CpG及Au的納米藥物PCN用于輕度PTA.高通量基因圖譜分析鑒定出9個(gè)促炎相關(guān)基因上調(diào).凋亡實(shí)驗(yàn)表明PCN介導(dǎo)的43 ℃ PTA即可誘導(dǎo)4T1細(xì)胞凋亡.荷4T1乳腺癌腫瘤小鼠實(shí)驗(yàn)表明,PCN介導(dǎo)的43℃ PTA可顯著增加腫瘤血管灌注、促進(jìn)APC向TDLN遷移、顯著增加CD8+T細(xì)胞及巨噬細(xì)胞募集至瘤床,強(qiáng)調(diào)了輕度熱療在調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境優(yōu)化免疫治療中的重要作用.Zhang等利用NIR吸收光的聚合物和免疫調(diào)節(jié)劑制備了具有天然線(xiàn)粒體靶向的雙靶向聚合物納米顆粒(R848@cRGD-PDCS).R848@cRGD-PDCS對(duì)腫瘤細(xì)胞線(xiàn)粒體的輕度PTA作用可觸發(fā)精確的原位線(xiàn)粒體損傷,促進(jìn)腫瘤相關(guān)抗原的釋放,顯著增效PD-L1抗體的療效,有效抑制了PTA后原發(fā)腫瘤、遠(yuǎn)處腫瘤和腫瘤轉(zhuǎn)移;(2)輕度磁熱消融聯(lián)合免疫治療: Liu等報(bào)道了一種有效且生物安全性好的納米材料介導(dǎo)的輕度MHT聯(lián)合免疫治療策略,可以根除乳腺癌原發(fā)腫瘤,抑制肺轉(zhuǎn)移,并控制遠(yuǎn)處腫瘤的轉(zhuǎn)移和生長(zhǎng).鐵磁渦旋域氧化鐵納米環(huán)FVIO介導(dǎo)的輕度MHT上調(diào)了4T1乳腺癌細(xì)胞上鈣網(wǎng)蛋白(calprotectin,CRT)的表達(dá).CRT的表達(dá)了傳遞“吃我”信號(hào),促進(jìn)機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)癌細(xì)胞的識(shí)別,誘導(dǎo)了有效的免疫原性細(xì)胞死亡(immunogenic cell death,ICD),并提高了腫瘤對(duì)PD-L1阻斷治療的應(yīng)答率;(3)輕度超聲消融聯(lián)合免疫治療: HIFU過(guò)程中快速的溫度升高可能導(dǎo)致抗原凝固和失活,從而抑制免疫誘導(dǎo)效應(yīng).與熱傳統(tǒng)HIFU相比,使用瞬時(shí)高強(qiáng)度重復(fù)的聲脈沖,稱(chēng)為機(jī)械HIFU(mechanical HIFU),可更好地控制治療溫度,更有效地保留抗原,從而促DC成熟及T細(xì)胞浸潤(rùn)以增強(qiáng)免疫應(yīng)答.因此,Li等提出了采用將納米液滴PPCP NDs與mHIFU照射相結(jié)合進(jìn)行腫瘤治療的策略,其中,納米液滴可有效提高mHIFU的熱轉(zhuǎn)換效率.荷瘤小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,PPCP NDs可通過(guò)mHIFU輻照促進(jìn)ICD,導(dǎo)致DC成熟比例增加,腫瘤組織中活化的CD3+、CD4+和CD8+T細(xì)胞浸潤(rùn)增強(qiáng).

盡管輕度消融的免疫效應(yīng)優(yōu)于高溫消融已被廣泛認(rèn)可,但不同研究間輕度消融溫度不一致,同一溫度下測(cè)得的免疫效應(yīng)也存在相左,如有研究表明,在大鼠Walker-256癌肉瘤模型中,相比于42 ℃-46 ℃,磁介導(dǎo)熱療在50 ℃-55 ℃時(shí)誘導(dǎo)了更強(qiáng)的免疫效應(yīng).目前研究的顯著差異可能由不同的細(xì)胞系和動(dòng)物模型、熱消融部位、熱休克蛋白的產(chǎn)生和分泌的途徑、細(xì)胞外結(jié)構(gòu)所致.因此,需要更全面的研究不同溫度消融對(duì)機(jī)體免疫刺激的作用,并開(kāi)展臨床試驗(yàn),獲得更為接近臨床的實(shí)驗(yàn)證據(jù).

2.1.2 抗原的捕獲與靶向APC遞送: 納米材料可作為載體平臺(tái),用于熱消融后腫瘤相關(guān)抗原的捕獲、封裝、表面修飾或輔助遞送至APC中,這些方法均已證明可有效刺激APC的抗原提呈作用,從而刺激T細(xì)胞的增殖分化、激活和募集.

碳點(diǎn)表面有多個(gè)功能基團(tuán),包括羥基,氨基,羧基等,可用于結(jié)合RNA或者蛋白,有研究表明糖修飾的碳點(diǎn)可以靶向APC,因此,Zhou等巧妙地利用了碳點(diǎn)的結(jié)合特性,設(shè)計(jì)了一種由甘露醇修飾的碳點(diǎn)用于捕獲MWA后消融灶的腫瘤抗原,顯著增強(qiáng)了樹(shù)突狀細(xì)胞的抗原提呈作用,增強(qiáng)了MWA后的腫瘤免疫效應(yīng),顯著抑制了遠(yuǎn)處肝原位腫瘤的生長(zhǎng),并有效抑制了肝癌的復(fù)發(fā).

Wang等則選擇具有強(qiáng)抗原吸附能力的馬來(lái)酰亞胺聚乙二醇修飾的CuS NPs-PEG-Mal.CuS NPs-PEG-Mal不僅可以作為腫瘤熱療的光熱介質(zhì),而且可以吸附腫瘤熱療過(guò)程中釋放的抗原作為抗原捕獲劑,誘導(dǎo)抗腫瘤免疫應(yīng)答.結(jié)果表明,基于CuS NPs-PEG-Mal的PTA明顯增加了炎性細(xì)胞因子的水平.在協(xié)同抗PD-L1的作用下,CuS NPs-PEG-Mal介導(dǎo)的PTA增強(qiáng)了腫瘤浸潤(rùn)C(jī)D8+T細(xì)胞的數(shù)量,抑制了4T1腫瘤模型原發(fā)部位和遠(yuǎn)處腫瘤的生長(zhǎng).

2.1.3 直接激活A(yù)PC: 新近研究發(fā)現(xiàn),環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷-腺苷合成酶(cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate synthase,cGAS)-干擾素刺激基因(stimulator of interferon genes,STING)信號(hào)通路是機(jī)體啟動(dòng)先天性和適應(yīng)性抗腫瘤免疫的關(guān)鍵通路.腫瘤來(lái)源的DNA可激活抗原提呈細(xì)胞APC胞質(zhì)內(nèi)的cGAS-STING通路,釋放I型干擾素及Th1型細(xì)胞因子,誘導(dǎo)APCs成熟活化,促進(jìn)腫瘤相關(guān)抗原的交叉呈遞,誘導(dǎo)抗原特異性T淋巴細(xì)胞的分化、增殖,誘導(dǎo)CTLs的腫瘤浸潤(rùn).在小鼠皮下腫瘤模型中,我們發(fā)現(xiàn),RFA術(shù)后殘余腫瘤中STING通路激活不足,并進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了一種共載STING激活劑與抗PD-L1抗體的納米藥物P-LPD,結(jié)果表明,STING激活劑顯著增加了腫瘤引流淋巴細(xì)胞中的成熟DCs、腫瘤浸潤(rùn)C(jī)D8+T細(xì)胞與CD4+T細(xì)胞,增效PD-L1阻斷療效,有效抑制了RFA術(shù)后殘余腫瘤的生長(zhǎng)和復(fù)發(fā).Zhan等將STING激活劑cGAMP與硫化亞鐵共載于溫敏脂質(zhì)體中,硫化亞鐵載NIRII的照射下可發(fā)生光熱效應(yīng),從而觸發(fā)cGAMP釋放,增效了PTA后APC的激活及ICD效應(yīng).

Rho相關(guān)激酶ROCKs是RhoA的一種關(guān)鍵下游效應(yīng)因子,可抑制APC的吞噬能力,從而干擾其抗原提呈功能.Y27632可有效阻斷ROCKs,然而其靜脈給藥靶向能力差.因此,Chen等采用PLGA-PEG-PLGA(PPP)水凝膠物理包裹Y27632,在皮下黑色素瘤RFA術(shù)后注射至腫瘤部位.隨著Y27632從PPP體系中持續(xù)釋放,腫瘤與TDLN中的成熟DC顯著增加,有效激活了T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫效應(yīng),提高了RFA的治療效率.

2.1.4 免疫佐劑: 免疫佐劑是一種非特異性免疫增強(qiáng)劑,可增強(qiáng)機(jī)體對(duì)抗原的免疫應(yīng)答.熱消融誘導(dǎo)的TAAs與免疫佐劑聯(lián)合可以形成原位疫苗,增強(qiáng)TAAs的免疫原性,有效啟動(dòng)機(jī)體腫瘤免疫.常用的免疫佐劑主要是toll樣受體(toll-like receptor,TLR)激動(dòng)劑,包括胞嘧啶-磷酸-鳥(niǎo)嘌呤寡脫氧核苷酸(cytosine-phosphate-guanine oligodeoxynucleotides,CpG ODNs),一種TLR-9激動(dòng)劑),Imiquimod(R837,一種TLR7激動(dòng)劑),單磷酸脂a(monophosphate A,MPLA),一種TLR-4激動(dòng)劑等,這些TLR激動(dòng)劑能夠模仿病原體相關(guān)分子模式,以促進(jìn)DC成熟并增加免疫相關(guān)細(xì)胞因子的分泌.然而,免疫佐劑的臨床應(yīng)用面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),如生物分布特征不理想、嚴(yán)重的副作用和體內(nèi)不穩(wěn)定等,這些都顯著削弱了免疫佐劑的治療效果.

一方面,納米載體可被用于改善免疫佐劑遞送,增強(qiáng)其抗腫瘤效應(yīng).另一方面,納米載體可介導(dǎo)免疫佐劑與抗原同時(shí)遞送至APC中,增強(qiáng)抗原的抗原刺激作用.Han等利用聚(乳酸共乙醇酸)(poly lactic-co-glycolic acid,PLGA)封裝R837,或MPLA,以獲得PLGA-R837或PLGA-MPLA納米顆粒作為納米佐劑.經(jīng)RFA或HIFU消融腫瘤后,在局部注射PLGA-R837或PLGA-MPLA,刺激腫瘤部位和TDLN上的未成熟樹(shù)突狀細(xì)胞和幼稚T細(xì)胞.聯(lián)合抗CTLA-4治療,顯著抑制了遠(yuǎn)處腫瘤,并有效預(yù)防了腫瘤復(fù)發(fā).該治療方案所用制劑均已獲FDA批準(zhǔn),因而該納米佐劑聯(lián)合熱消融及ICB的治療策略具有較好的臨床應(yīng)用前景.Cao等則使用臨床使用的海藻酸鹽水凝膠包載免疫佐劑R837,制備得可注射的水凝膠免疫制劑,于MWA術(shù)前注射至腫瘤部位,由于水凝膠中富含離子可增效MWA的熱效應(yīng),而熱促發(fā)釋放的R837,瘤床高劑量的R837可促進(jìn)APC識(shí)別并提呈MWA后釋放的TAAs,從而誘導(dǎo)強(qiáng)大的抗腫瘤免疫效應(yīng),進(jìn)而抑制原位及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移腫瘤.

免疫佐劑的引入為提高熱消融腫瘤釋放的原位自體腫瘤疫苗的免疫原性和提高免疫應(yīng)答率提供了一種切實(shí)可行的方法.然而,仍需推進(jìn)免疫佐劑納米藥物研發(fā),優(yōu)化免疫佐劑生物安全性和有效性,推進(jìn)臨床轉(zhuǎn)化.

2.2 重塑腫瘤免疫微環(huán)境

2.2.1 PD-1/PD-L1阻斷: 程序性死亡受體-1/程序性死亡配體-1(programmed cell death protein-1/programmed cell death ligand 1,PD-1/PD-L1)拮抗治療因在晚期癌癥患者中顯示出了良好的療效而備受矚目.多項(xiàng)研究表明,腫瘤內(nèi)CTL浸潤(rùn)不足是限制PD-1/PD-L1拮抗治療的療效的關(guān)鍵因素.CTL,包括CD4+、CD8+T細(xì)胞等,是PD-1/PD-L1阻斷治療的靶細(xì)胞,直接參與抗腫瘤免疫反應(yīng)并維持免疫監(jiān)視.熱消融可誘導(dǎo)殘余腫瘤表面PD-L1表達(dá)上調(diào),從而逃逸機(jī)體免疫監(jiān)督.此外,通過(guò)增效熱消融術(shù)后的免疫效應(yīng),可有效增加病灶的CD8+T細(xì)胞浸潤(rùn),即將“冷腫瘤”轉(zhuǎn)化為“熱腫瘤”,增效PD-1/PD-L1阻斷療效.因此,熱消融與PD-1/PD-L1阻斷治療具有協(xié)同效應(yīng).然而PD-1/PD-L1抗體的臨床應(yīng)用仍受限于因抗體非靶向輸送導(dǎo)致irAEs,包括肝炎、肺炎等.納米材料可通過(guò)提高抗體的靶向作用、延長(zhǎng)抗體在腫瘤局部的滯留時(shí)間、介導(dǎo)PD-1/PD-L1相關(guān)小分子藥物或治療基因替代抗體治療等降低irAEs風(fēng)險(xiǎn),并提高熱消融聯(lián)合PD-1/PD-L1阻斷治療療效.

為減少PD-L1抗體的非靶向遞送,我們團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種共同負(fù)載抗PD-L1抗體與STING通路激活劑DMXAA的納米脂質(zhì)體,其表面由可響應(yīng)性脫落的抗體屏蔽殼層PEG修飾,該P(yáng)EG層僅在腫瘤部位酸性條件下響應(yīng)型脫落,使得抗體在外周循環(huán)可避免與正常機(jī)體細(xì)胞非靶向結(jié)合,從而提高抗體在腫瘤組織的富集,減少所負(fù)載抗體與STING激活劑的非靶輸送,顯著提高了不完全射頻消融術(shù)后殘余瘤對(duì)PD-L1抗體治療的應(yīng)答率.Han等則利用血小板的炎癥趨向特性,制備了抗PD-L1抗體偶聯(lián)的工程血小板,通過(guò)小鼠皮下乳腺癌模型,證明了抗體偶聯(lián)血小板可以有效靶向PTA后的殘余腫瘤.這種基于血小板的給藥策略可擴(kuò)展到其他類(lèi)型的局部治療后的靶向給藥,包括光動(dòng)力治療、高強(qiáng)度聚焦超聲消融治療,甚至放療.

仿生納米載體因其可有望實(shí)現(xiàn)個(gè)性化精準(zhǔn)治療而備受關(guān)注.其中,從癌細(xì)胞中提取的癌細(xì)胞膜可以保留抗原多樣性以進(jìn)行免疫逃逸,以及來(lái)自癌細(xì)胞的自然特性的同型結(jié)合能力,從而提高特異性結(jié)合的靶向效率,減少機(jī)體的免疫清除.Fang等采用CT26癌細(xì)胞膜包載光熱劑FePSe與抗PD-1肽(anti-PD-1 peptide,APP),制備得納米藥物FePSe@APP@CCM,通過(guò)近紅外激光激發(fā)下的光熱療法FePSe@APP@CCM誘導(dǎo)高效腫瘤消融和抑制腫瘤生長(zhǎng),進(jìn)一步激活免疫反應(yīng).此外,APP阻斷PD-1/PD-L1通路,激活CTL,產(chǎn)生強(qiáng)大的抗癌免疫力.

一種光熱基因組編輯策略通過(guò)CRISPR/cas9進(jìn)行PD-L1基因組編輯,并聯(lián)合輕度PTA誘導(dǎo)的ICD來(lái)改善PD-1/PD-L1阻斷治療.該策略依賴(lài)于超分子陽(yáng)離子金納米棒,不僅作為載體遞送靶向PD-L1的CRISPR/Cas9,還吸收第二近紅外窗口NIR-Ⅱ光能,轉(zhuǎn)化為輕度熱療,誘導(dǎo)ICD和Cas9的基因表達(dá).PD-L1的基因組破壞通過(guò)改善樹(shù)突狀細(xì)胞向T細(xì)胞的轉(zhuǎn)化,進(jìn)而促進(jìn)CTL向腫瘤浸潤(rùn),從而將免疫抑制的腫瘤微環(huán)境重新編程為免疫活性的腫瘤微環(huán)境,從而顯著增強(qiáng)ICB治療.這種治療方式極大地抑制了原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤的活性,并對(duì)復(fù)發(fā)性和復(fù)發(fā)性腫瘤表現(xiàn)出長(zhǎng)期的免疫記憶效應(yīng).

2.2.2 靶向抑制Tregs: 調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T lymphocyte,Tregs),在細(xì)胞核中特異表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子FoxP3,在細(xì)胞表面特異表達(dá)CD25和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原4(cytotoxic T lymphocyte antigen 4,CTLA-4),是一種功能獨(dú)特的T細(xì)胞亞群,參與維持免疫自我耐受和內(nèi)穩(wěn)態(tài).目前正在研究的一個(gè)問(wèn)題是如何靶向耗盡Treg來(lái)增強(qiáng)腫瘤免疫力.CTLA-4與CD28共享一對(duì)表達(dá)在APCs表面的B7分子配體,在T細(xì)胞激活中介導(dǎo)相反的功能.CD28協(xié)同T細(xì)胞受體信號(hào)介導(dǎo)T細(xì)胞共刺激,而配體與CTLA-4的相互作用可抑制T細(xì)胞反應(yīng).RFA與CTLA-4阻斷治療的聯(lián)合治療已在臨床試驗(yàn)中初顯療效.Zhou等報(bào)道,MWA治療后聯(lián)用抗CTLA-4抗體治療后,乳腺癌患者外周血中的CD4(+) T細(xì)胞共刺激信號(hào)增強(qiáng),ICOS+CD4+T細(xì)胞頻率增加,激活表型CD8+T細(xì)胞顯著增加.Tremelimumab聯(lián)合RFA或TACE(NCT01853618)被推薦為晚期HCC患者的輔助治療,約有26%的患者體現(xiàn)出較好的部分反應(yīng).

與PD-1/PD-L1阻斷治療相同,CTLA-4阻斷治療同樣面臨著irAEs的挑戰(zhàn),而目前納米藥物介導(dǎo)的熱消融聯(lián)合CTLA-4阻斷治療所用制劑均為游離抗體,尚無(wú)優(yōu)化抗CTLA-4抗體遞送的研究,值得進(jìn)一步探討.此外,熱消融術(shù)后對(duì)不同腫瘤類(lèi)型的CTLA-4表達(dá)的影響未有報(bào)道.

2.2.3 靶向抑制髓系免疫抑制細(xì)胞: Xu等研究報(bào)道,不完全微波消融術(shù)誘導(dǎo)了持續(xù)的免疫抑制微環(huán)境,主要表現(xiàn)為髓系抑制細(xì)胞增加,包括髓源性抑制細(xì)胞MDSC和腫瘤相關(guān)局勢(shì)細(xì)胞TAM的浸潤(rùn)增多,最終促進(jìn)腫瘤進(jìn)展.該團(tuán)隊(duì)選用選擇性PI3Kγ抑制劑IPI549靶向抑制髓系免疫抑制細(xì)胞,通過(guò)設(shè)計(jì)可注射的ROS敏感原位水凝膠作為載體,分別制備了共載抗PD-1抗體與IPI549的水凝膠aPD-L1&IPI549@Gel,以及共載化療藥物OX與IPI549的水凝膠OX&IPI549@Gel,治療MWA后的殘余腫瘤,均獲得較好的療效.

2.2.4 血管正?；? 一氧化氮(nitric oxide,NO)是調(diào)節(jié)人類(lèi)生命活動(dòng)的重要信號(hào)分子,可誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子等內(nèi)源性血管生成因子的表達(dá).因此,NO可使腫瘤血管正?；?從而緩解缺氧、逆轉(zhuǎn)抑制性免疫微環(huán)境,如減少Tregs,M2型巨噬細(xì)胞,降低腫瘤免疫檢查點(diǎn)的表達(dá).然而,與小分子藥物類(lèi)似,NO在體內(nèi)的低生物利用度限制了其療效.為此,Yang等制備了一種熱敏型NO供體s-亞硝基硫醇(s-Nitrosothiol,SNO)-共聚物,用于共遞送近紅外Ⅱ光熱劑IR1061和吲哚胺2,3-雙加氧酶1(indoleamine 2,3-dioxygenase 1,IDO-1)抑制劑1-甲基色氨酸(1-methyltryptophan,1-MT).通過(guò)1-MT干擾IDO-1活性和原位生成NO使腫瘤血管正?；?PTA誘導(dǎo)CD8+CTLs的募集顯著增加,免疫抑制的免疫微環(huán)境被重塑為免疫刺激表型,有效抑制了原位乳腺癌及轉(zhuǎn)移性乳腺癌.

3 總結(jié)和展望

熱消融協(xié)同免疫治療領(lǐng)域已取得系列振奮人心的研究成果,為肝臟腫瘤患者帶來(lái)了福音,但是,納米藥物在熱消融聯(lián)合免疫治療中的應(yīng)用仍處于概念驗(yàn)證階段,在進(jìn)一步的臨床轉(zhuǎn)化中面臨系列限制.(1)熱消融后的免疫效應(yīng)及免疫逃逸機(jī)制仍需進(jìn)一步系統(tǒng)的臨床研究證實(shí),以更精準(zhǔn)地識(shí)別治療靶點(diǎn).盡管已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道不同類(lèi)型熱消融治療后的免疫效應(yīng),但大多數(shù)研究仍限于動(dòng)物研究.此外,相關(guān)臨床研究中,大多數(shù)研究?jī)H限于分析患者外周血的免疫變化,未能反應(yīng)消融灶周?chē)庖呶h(huán)境.再者,大量研究證實(shí),熱消融術(shù)后出現(xiàn)“抗瘤”-“促瘤”的免疫微環(huán)境變化,那么,有必要識(shí)別熱消融術(shù)后的免疫治療窗口期,以及探討有效的序貫治療方案;(2)提高納米藥物對(duì)腫瘤的靶向能力是臨床應(yīng)用的必要和迫切要求.大多數(shù)經(jīng)靜脈給藥的納米藥物可以在血液循環(huán)過(guò)程中被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)識(shí)別并清除.因此,只有一小部分納米藥物可以被輸送到腫瘤區(qū)域,這大大降低了預(yù)期的治療效果.在這方面,許多創(chuàng)新的方法被用來(lái)克服這一問(wèn)題,如引入靶向配體,利用外部磁場(chǎng)進(jìn)行精確的磁靶向,以及仿生細(xì)胞膜涂層等策略促進(jìn)免疫逃逸和同源靶向.然而,這些改性納米藥物進(jìn)入生理環(huán)境后的穩(wěn)定性還需要進(jìn)一步研究;(3)系統(tǒng)評(píng)估應(yīng)用于熱消融協(xié)同免疫治療的納米藥物的生物安全性勢(shì)在必行.一些研究表明,一些納米顆粒具有潛在風(fēng)險(xiǎn).例如,樹(shù)突狀納米藥物可導(dǎo)致通透性損傷和細(xì)胞膜破裂.納米醫(yī)學(xué)的藥理學(xué)和毒理學(xué)分析表明,一旦顆粒尺寸減小到一定程度,毒性就會(huì)急劇增加.此外,納米顆粒很容易吸收大分子,比如組織或體液中的酶和其他蛋白質(zhì),這就干擾了正常的生物過(guò)程.另外,納米藥物還會(huì)導(dǎo)致吞噬細(xì)胞超負(fù)荷,從而引發(fā)防御性發(fā)熱,降低機(jī)體免疫力.因此,納米藥物在惡性腫瘤治療中的應(yīng)用需要加強(qiáng)對(duì)人體毒理學(xué)的研究;(4)簡(jiǎn)化納米制劑制備工藝.目前研究報(bào)道的納米載體類(lèi)型繁多,盡管設(shè)計(jì)良好,但仍需研發(fā)基于已獲FDA的材料的制備工藝簡(jiǎn)單且可重復(fù)性穩(wěn)定的納米免疫制劑.