Advanced Functional Materials:设计一款诱导癌细胞‘免疫原性死亡’的倍增器用以增强肿瘤的系统性免疫清除

癌症的易转移、难治愈以及高复发等特性,引导当前的高效治疗方案在清除实体瘤的同时,也可以唤醒病患机体的抗癌免疫监视。诱导癌细胞进行免疫原性死亡恰巧可以刺激自体免疫系统,实现持久抗癌免疫。受此启发,近十年来,相继报道大量有关免疫原性细胞死亡的研究工作。其中,临床上常用的化疗和放射疗法就有此类诱发功效。遗憾的是,微弱的诱导能力以及严重的健康组织损伤限制了这类疗法向肿瘤免疫联合治疗的方向推广。芬顿(Fenton)试剂可以催化肿瘤区域富集的双氧水,生成具有高细胞毒性的活性氧类自由基(例如:•OH,1O2和O2•-),诱导癌细胞死亡且不伤害健康器官和组织。更重要的是,研究发现癌细胞内部的活性氧类自由基浓度高于细胞中毒阈剂量时,会诱导其免疫原性死亡,因此提供充足癌细胞内的活性氧类自由基或许能显著提升此类免疫诱导效率。

昆士兰大学澳大利亚生物工程和纳米技术研究所李蓓博士,许志平教授和新南威尔士大学谷子高级讲师针对如何显著提高癌细胞免疫原性死亡率的问题,联合设计出一款新型水滑石基杂化纳米片(FeOOH@STA/Cu-LDH)。他们合成的FeOOH纳米点只有3-5纳米大小,且具有高效芬顿反应特性,并能被均匀固定在片状水滑石(即层状双金属氢氧化物)Cu-LDH上。Cu-LDH片状载体的近红外光热转换能力不仅可以提升微环境温度,热疗诱导癌细胞死亡,又可以提升芬顿反应效率至原来的5倍左右,大量生成活性氧类自由基。经过系统性验证,利用热休克蛋白抑制剂STA-9090将癌细胞热致死温度降低到类似发高烧的温度范围内(40-42摄氏度)。因此该杂化纳米片有效结合近红外光热转换和芬顿反应特性,不伤害周围健康组织的同时,又能实现被治疗癌细胞‘免疫原性死亡’的最大化,即癌细胞‘免疫原性死亡’倍增器的功能。令人兴奋的是,在活体小鼠的4T1双肿瘤模型实验中,将该杂化材料仅用于高烧热疗处理左侧肿瘤,就基本清除左侧肿瘤并长期显著抑制右侧远程肿瘤的生长。这些结果充分证实了FeOOH@STA/Cu-LDH的系统性肿瘤清除效率。

作者相信,此项研究证实了在治疗已发生转移或未被发现的癌症方面,刺激机体免疫响应的组合型温和治疗方案的极佳可行性。相关论文在线发表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201909745)上,文章的第一作者是昆士兰大学李蓓博士。