上海市第十人民醫(yī)院徐輝雄教授團隊等人于2021年12月在ACS Nano（IF 15.881）發(fā)表題為“Tailoring Chemoimmunostimulant Bioscaffolds for Inhibiting Tumor Growth and Metastasis after Incomplete Microwave Ablation”的文章。該團隊運用轉(zhuǎn)錄組學(xué)和免疫相關(guān)實驗數(shù)據(jù)研究了不完全微波消融（incomplete microwave ablatio，iMWA）后的腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的分子機制，并以此開發(fā)了一種以生物凝膠原位支架為基礎(chǔ)的化學(xué)免疫治療策略——使用磷酸肌苷3-激酶γ（PI3Kγ）抑制劑（IPI549）靶向髓系細胞，并與免疫刺激化療藥物（奧沙利鉑，OX）聯(lián)用，為消融后腫瘤治療提供了新策略、新思路。其中，中科新生命提供了轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)支持服務(wù)。

研究材料
CT26小鼠結(jié)直腸癌細胞系、BALB/c小鼠、凝血酶、纖維蛋白原溶液

技術(shù)路線
· 步驟1：機制研究：
        a) 小鼠模型研究iMWA后殘余腫瘤生長情況、小鼠生存情況；
        b) 轉(zhuǎn)錄組學(xué)、多重免疫組化實驗（mIHC）、流式細胞儀研究iMWA后腫瘤生長轉(zhuǎn)移機制；
· 步驟2：纖維蛋白凝膠的制備及表征：
        a) 纖維蛋白凝膠制備及理化性質(zhì)分析；
        b) 熒光染料（ICG）替代藥物進行游離與水凝膠包裹的性能對比分析，通過熒光強度監(jiān)測藥物釋放性能；
· 步驟3：分析對比OX、IPI549、OX&IPI549@Gel的各免疫細胞數(shù)目變化，分析OX&IPI549@Gel在抑制局部殘余腫瘤生長的作用；
· 步驟4：模擬遠端轉(zhuǎn)移，研究OX&IPI549@Gel在抑制腫瘤擴散和轉(zhuǎn)移的作用；
· 步驟5：模擬消除初始腫瘤后，研究OX&IPI549@Gel在抑制腫瘤復(fù)發(fā)中的作用。

研究結(jié)果
1. 機制研究：iMWA加速腫瘤生長進程，誘導(dǎo)免疫抑制
在iMWA處理后，與未處理組對比，差異基因主要是與免疫系統(tǒng)處理、免疫反應(yīng)、白細胞和中性粒細胞分化和遷移、髓系白細胞遷移以及對外部刺激的防御反應(yīng)等功能相關(guān)的基因（圖1I），差異基因主要富集于與促炎反應(yīng)、腫瘤生長和遷移以及腫瘤遠端轉(zhuǎn)移的相關(guān)通路（圖1J），值得注意的是免疫抑制PI3k相關(guān)的信號通路被高度激活。

2. 材料制備：纖維蛋白凝膠的制備與表征
小鼠在注射纖維蛋白凝膠后的第28天，通過染色試驗發(fā)現(xiàn)纖維蛋白凝膠幾乎完全被分解，沒有任何明顯的炎癥反應(yīng)，表明這種材料具有理想的生物相容性和生物降解性（圖2H）。封裝在纖維蛋白凝膠中的治療藥物分布均勻（圖2I）并且可以緩慢、持續(xù)釋放長達3天（圖2J）。因此本研究中使用的凝膠能最大限度地利用OX&IPI549，提高抗腫瘤效果。

3. OX&IPI549@Gel治療效果
3.1 誘導(dǎo)抗腫瘤的免疫機制
小鼠在OX&IPI549@Gel后，腫瘤內(nèi)CTL/Treg的比率（抗癌免疫平衡的指標(biāo)）升得最高（圖3G），干擾素-γ（IFN-γ）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）這兩個在細胞抗腫瘤免疫中發(fā)揮重要作用的細胞因子顯著增加，表明OX&IPI549@Gel治療誘導(dǎo)了有效的免疫應(yīng)答（圖3H、I）。OX&IPI549@Gel植入可以減少免疫抑制細胞成分，從而改變免疫抑制時間，發(fā)揮抗腫瘤免疫治療。

3.2 全身抗癌免疫反應(yīng)
在OX&IPI549@Gel治療后，遠處腫瘤中中性粒細胞MDSC和M2-like巨噬細胞明顯減少，CTL明顯增加（圖4O）。免疫抑制淋巴細胞的比例包括中性粒細胞MDSC、M2-like巨噬細胞和Treg顯著降低 （圖4F−K），遠處腫瘤中CTL的增加可能是由于樹突狀細胞和巨噬細胞對腫瘤相關(guān)抗原的局部交叉表達，從而觸發(fā)了全身抗癌免疫。

3.3 誘導(dǎo)長期的免疫記憶效應(yīng)
在OX&IPI549@Gel治療后，12只小鼠中有4只存活為無腫瘤狀態(tài)，研究人員在第70天再次注射腫瘤細胞以評估長期免疫記憶治療效果（圖5D），OX&IPI549@Gel治療后（圖5E、F），表明其產(chǎn)生的免疫記憶效應(yīng)在長期應(yīng)對腫瘤復(fù)發(fā)的可能。研究觀察到血清中IFN-γ和TNF-α水平升高，表明聯(lián)合治療策略建立了較強的抗腫瘤免疫反應(yīng)（圖5J、K）。

小編小結(jié)
此研究基于對iWMA后腫瘤機制的研究，挖掘關(guān)鍵信號通路中的關(guān)鍵因子以選用最佳藥物組合，并結(jié)合生物化學(xué)分子材料設(shè)計安全、穩(wěn)定的藥物載體，為消融后腫瘤治療提供了新策略、新思路。

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