免疫檢查點抑制劑為許多腫瘤的治療，如黑色素瘤、非小細胞肺癌和腎癌等，帶來了巨大的變革。然而，能從免疫檢查點抑制劑治療中獲益的患者仍占少數(shù)[1]。因此，開發(fā)一種更有效的免疫治療策略一直是臨床中研究的熱點與重點[2]。

來自MD安德森癌癥中心的Wen Jiang教授團隊與西南醫(yī)學(xué)中心的Jacques Lux?教授團隊，聯(lián)手開發(fā)了一種微泡輔助、超聲引導(dǎo)的癌癥免疫（MUSIC）治療策略，可有效激活機體免疫，并提高免疫檢查點抑制劑的治療效果。

他們發(fā)現(xiàn)，與單獨使用免疫檢查點抑制劑治療相比，MUSIC策略與免疫檢查點抑制劑聯(lián)用使小鼠的中位生存時間增加了76%，該研究結(jié)果于近日發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》雜志上[3]。

論文首頁截圖

胞內(nèi)的天然免疫感受器環(huán)狀GMP-AMP合酶-干擾素基因刺激因子（cGAS-STING）信號通路，是通過抗原提呈細胞（APC）啟動適應(yīng)性抗腫瘤免疫的關(guān)鍵途徑，該通路的激活可刺激I型干擾素反應(yīng)，進而活化腫瘤特異性細胞毒性T細胞[4]。

然而，cGAS-STING通路的天然激動劑，如環(huán)狀GMP-AMP（cGAMP），難以進入胞內(nèi)、血清穩(wěn)定性差、低特異性和組織清除速率高[5]，且cGAS-STING通路的非特異性激活可引起廣泛的炎癥反應(yīng)[6]，這些因素都阻礙其進行臨床轉(zhuǎn)化。

為了能使cGAMP更有效地靶向激活A(yù)PC內(nèi)的cGAS-STING通路，Wen Jiang教授團隊與Jacques Lux?教授團隊將攜帶有cGAMP的納米復(fù)合體，連接到靶向（抗CD11b）APC的微泡上（ncMB），在超聲的介導(dǎo)下，與APC結(jié)合的微泡發(fā)生振蕩，在細胞膜上產(chǎn)生瞬時孔道[7]，從而能夠?qū)GAMP輸送到APC胞漿中，進而激活cGAS-STING通路和下游的炎癥反應(yīng)，活化腫瘤特異性T細胞。

MUSIC策略機制示意圖

為了驗證了ncMB靶向到APC及將cGAMP釋放到APC內(nèi)的能力，研究人員將ncMB加入到THP-1巨噬細胞（CD11b⁺）或EO771乳腺癌細胞（CD11b^-）中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ncMB可與THP-1巨噬細胞形成豐富的細胞-ncMB復(fù)合體，而與EO771細胞共孵育后未見細胞-ncMB復(fù)合體。

在使用頻率為1 MHz的超聲對與ncMB共孵育的小鼠骨髓來源的巨噬細胞進行處理后，巨噬細胞內(nèi)的cGAMP濃度比與游離cGAMP共孵育的巨噬細胞增加約4倍，且使用MUSIC治療策略（ncMB+超聲）并不會對細胞的存活產(chǎn)生顯著影響。

ncMB靶向到APC并將cGAMP釋放到APC內(nèi)

緊接著，研究人員驗證了MUSIC治療策略是否可激活cGAS-STING及其下游I型干擾素信號通路。

實驗結(jié)果顯示，采用MUSIC治療策略對巨噬細胞和樹突狀細胞進行干預(yù)后，細胞內(nèi)STING及干擾素調(diào)節(jié)因子3（IRF3）磷酸化顯著增加，且磷酸化IRF3入核明顯增加，同時STING下游的另一通路NF-κB也被明顯激活。

這些結(jié)果都表明，MUSIC治療策略可顯著激活cGAS-STING及其下游I型干擾素信號通路。

此外，被MUSIC治療策略激活cGAS-STING通路的巨噬細胞和樹突狀細胞，還可顯著增強CD8⁺T細胞和CD4⁺T細胞的增殖能力。

在體外驗證了MUSIC治療策略可有效激活A(yù)PC內(nèi)cGAS-STING通路，進而激活抗腫瘤免疫反應(yīng)后，研究人員開始在體內(nèi)驗證MUSIC治療策略的抗腫瘤效果。

體內(nèi)研究結(jié)果顯示，MUSIC治療策略同樣能特異性地在APC內(nèi)激活cGAS-STING通路，且腫瘤內(nèi)CD8⁺T細胞和CD4⁺T細胞數(shù)目明顯增加。

MUSIC治療策略在體內(nèi)可特異性地在APC內(nèi)激活cGAS-STING通路，且腫瘤內(nèi)CD8⁺T細胞和CD4⁺T細胞數(shù)目明顯增加

他們還觀察到與對照組相比，使用MUSIC治療策略（每隔1天進行3次治療）進行干預(yù)的小鼠乳腺癌腫瘤生長受到明顯抑制，其生存時間也明顯更長。在10只接受MUSIC治療的小鼠中，有6只觀察到腫瘤完全消失。

而在STING敲除（STING^-/-）的小鼠中沒有觀察到MUSIC策略的抗腫瘤效果。值得注意的是，這些接受MUSIC策略治療且腫瘤完全消失的小鼠再次接種腫瘤細胞后，無法成瘤，這表明MUSIC治療策略還可使機體產(chǎn)生抗腫瘤免疫記憶反應(yīng)。

MUSIC治療策略可抑制的小鼠腫瘤生長

研究人員使用流式細胞儀對腫瘤組織樣本進行分析后發(fā)現(xiàn)，MUSIC策略治療后CD44^HighCD62L^Low效應(yīng)記憶和CD44^HighCD62L^High中央記憶細胞的數(shù)量增加。

此外，將腫瘤細胞與接受MUSIC治療后的荷瘤小鼠的脾臟中收集到的T細胞共培養(yǎng)時，研究人員觀察到了明顯的干擾素-γ反應(yīng)，再次證實了MUSIC治療策略可使機體產(chǎn)生免疫記憶。

由于干擾素-γ可誘導(dǎo)免疫檢查點PD-L1等的表達[8]，研究人員檢測了T細胞和腫瘤細胞上PD-1和PD-L1的表達水平。

他們發(fā)現(xiàn)，在MUSIC治療策略組中，超過95%的腫瘤內(nèi)CD8⁺T細胞表達PD-1，腫瘤組織PD-L1的表達也與干擾素-γ水平呈正相關(guān)。這提示MUSIC治療策略與免疫檢查點抑制劑聯(lián)用或可進一步增強抗腫瘤效果。

腫瘤組織PD-L1的表達與干擾素-γ水平呈正相關(guān)

研究人員在自發(fā)轉(zhuǎn)移性三陰性4T1乳腺癌荷瘤小鼠身上開展了聯(lián)合治療實驗。

他們發(fā)現(xiàn)，與單獨使用任何一種治療方法相比，MUSIC治療策略聯(lián)合PD-1抑制劑不僅顯示出更強的原發(fā)腫瘤抑制效果，還極大地減緩了腫瘤轉(zhuǎn)移（肺部轉(zhuǎn)移顯著減少）。相比于單獨使用PD-1抑制劑治療，聯(lián)合治療組小鼠的中位生存時間增加了76%。

與單獨使用任何一種治療方法相比，MUSIC治療策略聯(lián)合PD-1抑制劑顯示出更強的原發(fā)腫瘤抑制效果，且極大地減緩了腫瘤轉(zhuǎn)移。

參考文獻

1.Jerby-Arnon L, Shah P, Cuoco MS, Rodman C, Su MJ, Melms JC, Leeson R, Kanodia A, Mei S, Lin JR et al: A Cancer Cell Program Promotes T Cell Exclusion and Resistance to Checkpoint Blockade. Cell 2018, 175(4):984-997 e924.

2.Alsaiari SK, Qutub SS, Sun S, Baslyman W, Aldehaiman M, Alyami M, Almalik A, Halwani R, Merzaban J, Mao Z et al: Sustained and targeted delivery of checkpoint inhibitors by metal-organic frameworks for cancer immunotherapy. Sci Adv 2021, 7(4).

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4.Reislander T, Groelly FJ, Tarsounas M: DNA Damage and Cancer Immunotherapy: A STING in the Tale. Mol Cell 2020, 80(1):21-28.

5.Chin EN, Yu C, Vartabedian VF, Jia Y, Kumar M, Gamo AM, Vernier W, Ali SH, Kissai M, Lazar DC et al: Antitumor activity of a systemic STING-activating non-nucleotide cGAMP mimetic. Science 2020, 369(6506):993-999.

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7.Guo Y, Lee H, Fang Z, Velalopoulou A, Kim J, Thomas MB, Liu J, Abramowitz RG, Kim Y, Coskun AF et al: Single-cell analysis reveals effective siRNA delivery in brain tumors with microbubble-enhanced ultrasound and cationic nanoparticles. Sci Adv 2021, 7(18).

8.Lucas ED, Finlon JM, Burchill MA, McCarthy MK, Morrison TE, Colpitts TM, Tamburini BAJ: Type 1 IFN and PD-L1 Coordinate Lymphatic Endothelial Cell Expansion and Contraction during an Inflammatory Immune Response. J Immunol 2018, 201(6):1735-1747.