肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，其治疗一直是医疗界面临的重大挑战。尤其是肺转移，作为多种癌症晚期阶段的常见特征，更难以有效控制。近年来，免疫检查点抑制剂（ICIs）的出现为肺癌治疗带来了新的希望，但其临床应用仍面临着严重的局限性。目前研究表明，仅有10-30% 的患者对ICIs治疗有良好反应，这种低缓解率主要归因于肿瘤微环境中缺乏足够的CD8+ T细胞。因此，如何有效重塑肺肿瘤微环境，激活强效的抗肿瘤免疫反应，成为当前肿瘤免疫治疗研究的重点方向。
poly（I:C）（pIC）作为一种双链RNA模拟物，能够激活多种模式识别受体，如TLR3和MDA5/RIG-I，可诱导强效的I型干扰素反应。然而，pIC在体内易被降解，且难以有效进入细胞质，这严重限制了其免疫激活潜力。近期刊登在Cancer Research 的一项研究聚焦于设计一种创新性的可吸入纳米递送系统，旨在通过高效递送免疫刺激剂pIC到肺部，增强抗肿瘤免疫反应，从而改善转移性肺肿瘤的治疗效果[1]。【肿瘤资讯】整理主要内容，与君共鉴。
病毒启发的纳米脂质凝胶(LNG)的设计与表征
受病毒结构的启发，研究团队开发了一种独特的纳米脂质凝胶（LNG）递送系统。这种设计模仿了病毒利用内部蛋白调节核酸装载和胞质递送的机制。LNG由两部分组成：一个基于阴离子聚合物透明质酸-二膦酸盐（HA-BP）的纳凝胶核心，外层包裹一层脂质壳。纳凝胶核心负责与pIC结合并在酸性内涵体环境中促进其释放，而脂质外壳则提供了稳定性和肺部滞留能力。
与单独的纳凝胶（NG）或脂质纳米粒（LNP）相比，LNG表现出更优异的性能。动态光散射和zeta电位测试结果显示，LNG具有接近中性的表面电荷（约-5 mV），这有利于其在肺部的稳定存在。更重要的是，LNG展现出卓越的pIC包封效率（>80%）和保护能力。在支气管肺泡灌洗液（BALF）中进行的稳定性测试表明，LNG能有效保护pIC免受降解，而单独的NG在BALF中则表现出明显的团聚和不稳定性。这些结果充分证明了LNG作为pIC递送载体的优越性（图1）。
图1 LNG的制备与表征
LNG促进胞内递送和免疫激活
为评估LNG的胞内递送效率，研究团队进行了一系列体外实验。使用吖啶橙作为内涵体pH敏感探针，研究人员观察到LNG处理的树突状细（DCs）内吞体中的红色荧光明显减弱。这一现象表明LNG显著增强了内涵体膜通透性，促进了pIC的胞质释放。流式细胞术定量分析进一步证实，与NG和LNP相比，LNG处理组的红色荧光强度显著降低（P < 0.05）。
为直接评估LNG的胞质递送效率，研究人员使用了PD-L1 siRNA和荧光素酶siRNA作为模型分子。结果显示，LNG-siRNA在抑制PD-L1表达方面比NG和LNP分别高出200%和77%（P < 0.0001）。在荧光素酶表达的DC细胞中，LNG-siRNA诱导的荧光素酶活性抑制效果比LNP-siRNA高3.7倍，比NG-siRNA高7.3倍。这些结果共同证明了LNG在促进核酸分子胞质递送方面的卓越性能。
体内实验进一步验证了LNG的递送优势。通过气管内给药将荧光标记的LNG递送至携带B16F10肺转移的小鼠体内，研究人员观察到LNG在肺部具有良好的滞留性，可持续至少48小时。更重要的是，LNG能被多种抗原提呈细胞高效摄取，包括树突状细胞（DCs）、间质巨噬细胞（IMs）和肺泡巨噬细胞（AMs）。这种广泛的细胞摄取特性为LNG-pIC激活全面的抗肿瘤免疫反应奠定了基础（图2）。
图2 LNG肺中具有延长的滞留时间
在免疫激活方面，LNG-pIC展现出显著的优势。与单独的poly（I:C）相比，LNG-pIC诱导了13.7倍更高水平的I型干扰素（IFNβ）分泌，比LNG-pIC还高出2倍（P < 0.0001）。这种强效的I型干扰素反应进一步转化为更强的适应性免疫激活。在B16F10肺转移模型中，LNG-pIC处理显著增加了CD80+、CD86+ 和DCs的比例，比单独使用pIC高出14.3倍（P < 0.0001）。更重要的是，LNG-pIC诱导了更高比例的CD8+ T细胞和IFNγ+ CD8+ T细胞，这些效应T细胞是抗肿瘤免疫反应的关键执行者（图3）。
图3 LNG在B16F10肺转移模型动物中诱导强效抗肿瘤免疫反应并产生显著的治疗效果
LNG-poly（I:C）联合PD-L1 siRNA显著抑制肺转移
基于LNG-pIC在免疫激活方面的优异表现，研究团队进一步评估了其在抑制肺转移方面的治疗效果。在B16F10黑色素瘤肺转移模型中，通过气管内给药LNG-pIC显著减少了肺转移灶的数量，其效果明显优于单独使用pIC或LNG-pIC。组织学分析进一步证实了LNG-pIC处理组肿瘤负荷的显著降低。
考虑到PD-L1在肿瘤免疫逃逸中的重要作用，研究人员进一步探索了LNG-pIC与PD-L1 siRNA的联合使用策略。令人振奋的是，这种组合治疗展现出显著的协同效应。在B16F10肺转移模型中，LNG-pIC/siRNA联合使用不仅显著减少了肺转移灶的数量，还导致一些动物的肺部肿瘤完全消退。免疫组化分析显示，联合治疗组的肺部CD8+ T细胞浸润明显增加，进一步证实了这种策略在增强抗肿瘤免疫反应方面的有效性。
为深入了解LNG-pIC/siRNA的作用机制，研究人员进行了免疫细胞清除实验。结果表明，清除CD4+ T细胞、CD8+ T细胞或NK细胞均会显著降低联合治疗的效果，这说明多种免疫细胞亚群共同参与了LNG-pIC/siRNA的抗肿瘤效应。这种多方位的免疫激活可能是该策略高效抑制肺转移的关键。研究还在4T1乳腺癌肺转移模型中验证了LNG-pIC/siRNA的治疗效果。结果显示，与单独使用LNG-pIC或LNG-siRNA相比，联合治疗不仅更有效地抑制了肺转移的进展，还显著延长了小鼠的生存期。中位生存期从LNG-siRNA组的21天和LNG-pIC组的31天分别延长到联合治疗组的40天（P < 0.01）（图4）。
图4 pIC与PD-L1 siRNA在B16F10肿瘤肺转移模型动物中表现出协同效应
值得注意的是，研究人员还比较了LNG-pIC /siRNA与LNG-pIC联合全身性抗PD-L1抗体的治疗效果。结果显示，这两种策略在抑制肺转移方面表现相当。
结语
总体而言，本研究开发了一种用于高效递送免疫刺激分子以重塑肺肿瘤微环境的LNG系统，经肺部给药的LNG-pIC在肺部具有延长滞留时间的特性，并能被APCs有效摄取。LNG-pIC还通过增强内体膜通透性来促进pIC的胞质感应，从而导致肺部I型干扰素水平升高，并诱导比目前最先进的LNP制剂更强的抗肿瘤免疫反应。值得注意的是，将LNG-pIC与PD-L1 siRNA联合使用进一步增强了LNG-pIC的治疗效力，甚至能够使多种肿瘤模型中已建立的肺转移灶发生消退。鉴于该制剂具有易于制备和良好的生物相容性等特点，LNG在治疗不同类型肺部肿瘤方面展现出巨大潜力，并可能启发未来癌症免疫治疗更多创新策略的开发。
1.Li, J., et al., A Virus-Inspired Inhalable Liponanogel Induces Potent Antitumor Immunity and Regression in Metastatic Lung Tumors. Cancer Res, 2024. 84(14): p. 2352-2363.
审批编号：CN-145115
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排版编辑：肿瘤资讯-Rex
