唐本忠院士、陈小元院士等团队最新JACS：三阴性乳腺癌免疫治疗新策略！
唐本忠院士、陈小元院士等团队最新JACS：三阴性乳腺癌免疫治疗新策略！
三阴性乳腺癌（TNBC）是一种侵袭性强、复发率高的恶性肿瘤，传统的手术、化疗和放疗等治疗方法效果有限。近年来，免疫疗法为TNBC的治疗带来了新的希望，但如何克服肿瘤免疫逃逸、激活体内抗肿瘤免疫应答仍是亟待解决的问题。近日，香港中文大学（深圳）唐本忠院士和新加坡国立大学陈小元院士等团队在国际顶级期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上发表了一项重要研究成果，他们开发了一种新型AIE光诊疗剂TBTP-Bz，并将其与STING激动剂MSA-2封装在热响应型脂质体-外泌体杂化纳米颗粒中，实现了精准靶向乳腺肿瘤区域，激活STING通路，成功将"冷"肿瘤转变为免疫"热"肿瘤。
当前以手术、化疗和放疗为主的“冷肿瘤”治疗方法在多数乳腺癌亚型的初始病灶控制中已取得显著进展，但对于三阴性乳腺癌（TNBC）等侵袭性亚型，复发和转移率仍然较高，并已成为癌症相关死亡的重要挑战。近年来，免疫疗法的出现为调节肿瘤微环境或代谢途径提供了新的策略。例如，诱导免疫原性癌细胞死亡（ICD）以激活内源性免疫系统，已在多种癌症类型中展现出卓越的临床疗效和持久的治疗效果。然而，TNBC可通过塑造免疫抑制性的肿瘤微环境（TME）来实现免疫逃逸，导致免疫治疗效果不佳。因此，如何在有效激活免疫系统的同时防止免疫逃逸，成为当前针对免疫冷肿瘤治疗的关键。
激活STING通路能够促使I型干扰素（IFN）分泌和促炎细胞因子表达，以重塑免疫抑制性TME。但是免疫细胞过度激活STING可能导致T细胞死亡，促进癌细胞存活并强化免疫抑制环境。因此，精确且适度刺激目标细胞中的STING通路极为重要。目前，大多数已开发的基于环二核苷酸的STING激动剂药物所采用给药方式均为瘤内注射，这不仅限制了其疗效范围，还可能引发不受控制的全身性炎症反应。
光热疗法（PTT）通过热能来杀灭癌细胞，已被证实能够激活炎症反应并增强免疫疗法，因而备受关注。基于有机荧光材料的光热剂，因其在成像引导治疗的良好前景而被广泛开发。其中，具有聚集诱导发光（AIE）特性的光热剂能够通过将分子与转子和扭曲结构相结合的方式，有效避免传统有机荧光材料的平面结构所导致的π-π堆叠构象问题。因此，开发一种新型AIE性质的高效光热剂，并基于此类新型AIE光热剂的新型复合纳米材料，实现STING激动剂的高效载药和可控释放，诱导免疫原性死亡（ICD）并激活STING通路，从而激活体内抗肿瘤免疫应答，是治疗TNBC亟待解决的问题。
2025年2月20日，香港中文大学（深圳）唐本忠院士，新加坡国立大学陈小元院士等团队在国际顶级期刊Journal of the American Chemical Society上在线发表题为 “Pyridinium rotor strategy toward robust photothermal agent for STING activation and multimodal image-guided immunotherapy for triple-negative breast cancer”的原创性研究论文。
该研究利用一种吡啶盐转子策略成功研制出带正电荷的新型AIE光诊疗剂（TBTP-Bz），将其与STING激动剂MSA-2稳定共掺入热响应型脂质体-外泌体杂化纳米颗粒，以精准靶向乳腺肿瘤区域，激活STING通路，以实现光热免疫疗法，从而将“冷”肿瘤转变为免疫“热”肿瘤。该联合光免疫疗法能有效抑制远处肿瘤的生长，并激发免疫记忆效应，从而抑制术后复发和再转移的肿瘤。
图1 通过仿生融合膜策略合成AMFL，激活STING通路实现乳腺癌的协同光热-免疫治疗
【文章要点】
本文设计了一系列具有D-π-A型结构的分子，其中甲氧基三苯胺和吡啶盐部分分别作为电子给体（D）和电子受体（A）。这种设计强化D-A相互作用并促进分子内电荷转移（ICT），进而降低电子带隙，延长吸收和发射的波长。此外，三苯胺的扭曲构型和引入的烷基链有效地阻止了分子间的π-π堆积，从而显著增强了AIE效应，提高了聚集态下的荧光强度。在吡啶鎓部分的氮位添加了一个苄基作为N-取代基，进一步增加分子间的空间及分子内运动，由此合成了带正电荷的TBTP-Bz。通过全原子分子动力学（MD）模拟和密度泛函理论（DFT）计算，研究了TBTP-Bz分子的聚集行为及光热转换机制。模拟发现，TBTP-Bz因正电荷吡啶鎓基团的静电排斥，分子间相互作用较弱，堆积较为松散。DFT计算显示，TBTP-Bz具有显著的偶极静电分布，与其高ζ电位（62.0 mV）一致，表明正电荷基团在分子堆积模式中发挥关键作用。同时，由于松散堆积，TBTP-Bz聚集态重组能（λ）较高，表明光激发引发剧烈构象变化，其中二面角变化贡献显著。这些特性揭示了TBTP-Bz的高光热转换效率，验证了吡啶鎓转子策略的优势，展现其作为光热剂的优异潜力。此外，采用外泌体-脂质体融合策略对TBTP-Bz和MSA-2进行封装，从而获得AMFL，并评估了AMFL的光热性能及其可控药物释放能力。
图2 AIE光诊疗试剂的优化及理论计算研究
通过细胞实验研究AMFL的体外抗癌效果。针对免疫原性死亡（ICD）的典型分子进行检测，如三磷酸腺苷（ATP）释放、钙网蛋白（CRT）向细胞表面转移以及高迁移率族蛋白B1（HMGB1）表达，表明其诱导了ICD。对STING的相关信号通路加以探究，发现磷酸化的STING、TANK结合激酶1（TBK1）和干扰素调节因子3（IRF-3）水平升高，这表明4T1癌细胞和DC细胞中的STING通路被同时激活。因此，AMFL具备双重刺激ICD和STING通路的能力，从而增强了DC的成熟及其抗原呈递能力。
图3 AMFL诱导肿瘤细胞发生ICD以及选择性刺激STING启动免疫反应
通过多模态成像技术对4T1荷瘤小鼠的肿瘤靶向能力进行评估。在不同时间点借助1250 nm旁路成像对肿瘤结构进行观察，AMFL组中观察到清晰的肿瘤特征，近红外二区（NIR-II）荧光强度随注射时间逐渐增加。在注射后12小时，荧光强度达到平台期，即使在注射后24小时也保持稳定，表明其具有长期肿瘤监测的潜力。在静脉注射AMFL的12小时后，使用红外热成像监测小鼠的肿瘤在808 nm激光照射后的温度变化。AMFL组在照射肿瘤部位5 min后，肿瘤温度升高幅度大，最高温度为50.6℃。进一步研究了AMFL在光声（PA）成像中的应用，在注射后4小时，肿瘤部位清晰可见强烈的PA信号，并在注射后约12小时达到峰值，与NIR-II成像的结果一致。
图4 AMFL的体内多模态肿瘤成像
双侧瘤小鼠模型显示，AMFL能够对有效杀伤原发肿瘤和远处肿瘤中的肿瘤细胞，这表明其具有远位效应。此外，原发肿瘤切片的免疫荧光结果分析显示，AMFL组和AMFL+NIR组的小鼠p-TBK1和p-IRF3表达水平较高，这是由于MSA-2在肿瘤中的精准富集，使得STING被有效激活。同时，STING相关细胞因子如IFN-β及促炎细胞因子的分泌有所增加。表示体内免疫的有效激活。
图5 AMFL 增强抗肿瘤免疫应答
本文创新性的提出了一种吡啶鎓转子策略，以开发简单的D-A型AIE光热诊疗剂。随后将4T1外泌体膜包被于温度响应型脂质体DPPC中，构建了内部封装TBTP-Bz和MSA-2的热敏性肿瘤靶向剂AMFL。AMFL能够特异性靶向4T1肿瘤，可借助NIR -II区荧光发射和光热产生的PA信号对肿瘤区域进行体内实时示踪。在808 nm激光照射下，TBTP-Bz产生的光热效应使温度升高，从而促使AMFL原位释放药物，显著提升了MSA-2的递送效率及其对癌细胞和DC细胞的STING刺激活性，触发免疫反应，将免疫“冷”肿瘤转变为更敏感的“热”肿瘤。AMFL能够有效增强抗肿瘤效果、抑制远端肿瘤以及显著抑制术后肿瘤复发和再转移，验证了这种协同的光热免疫治疗效果。总之，这种热响应仿生纳米药物通过实时NIR-II成像模式进行精准光热治疗，通过激活STING通路增强抗肿瘤免疫反应，并应用于免疫原性差的恶性肿瘤治疗，具有广大的临床转化应用前景。
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c15534
本文原文来自：medsci.cn