图1. 聚多巴胺（PDA）复合纳米颗粒通过DNA导向的溶酶体内聚集，特异性地增强溶酶体内的光声（PA）效应，并通过协同释放NO诱导内质网（ER）应激以抑制ER对溶酶体的修复，从而实现高效的LMP-ICD及肿瘤免疫治疗。
通过溶酶体膜通透化（LMP）诱导的免疫原性细胞死亡（ICD），可以实现免疫原性较差的三阴性乳腺癌（TNBC）的治疗。然而，在LMP诱导期间，其他死亡途径的发展以及内质网（ER）对溶酶体的修复，极大地限制了溶酶体内容物的释放和随后的抗肿瘤免疫激活。基于此，重庆大学生物工程学院张吉喜教授团队设计并构建了一种如图1所示的纳米光热剂响应性组装体系，通过限制性PA效应诱导的LMP和一氧化氮（NO）驱动的溶酶体修复抑制，协同增强TNBC的LMP和免疫治疗。具体来说，具有光热转换能力的聚多巴胺纳米颗粒被内吞后进入溶酶体的低pH环境，使胞嘧啶质子化并将颗粒表面的功能性DNA折叠成i-基序结构，实现了纳米复合材料在溶酶体内的选择性组装（图2a）。通过降低热导率和增加光声耦合，这种组装方式可以显著增强溶酶体内倍增的光声效应（PA，与细胞外单独分散的纳米复合材料相比提高了4.8倍）。
图2. 胞内ROS产生及NO介导的溶酶体修复抑制。（a）PDA-B@SD或PDA-B@NSD与4T1细胞共孵育24 h后的bio-TEM图像。（b）4T1细胞经不同处理后的ROS流式细胞术分析结果。（c）经不同处理后4T1细胞内NO荧光探针的CLSM图片。经不同处理后的4T1细胞CHOP免疫荧光染色照片（d）和相对Ca2+水平（e）。（f）LMP诱导的内质网包裹溶酶体（左）及该过程的示意图（右）。（g）4T1细胞在PL前，PL处理10 min后和撤去PL 10 min后的CLSM图片。
光声空化可通过物理损伤和ROS生成（图2b）诱导溶酶体膜的破坏。但是在优化的脉冲激光（1066 nm）频率（4000 kHz）下，光声冲击波在穿过溶酶体后会失去大部分能量，从而防止它继续损伤其他细胞结构，导致空间限制性溶酶体损伤。同时，由于脉冲诱导的颗粒表面瞬时过热导致携载的BNN6降解加速，分解产生的NO（图2c）可以触发内质网应激（图2d, e）、抑制溶酶体修复（图 2f, g）以加剧LMP，最终增强TNBC的组合治疗效果。体内实验结果表明，该治疗体系的体内肿瘤抑制率达到98.6%（图 3），同时能够有效释放CRT/HMGB1（提高5.93/6.8倍）、上调免疫因子TNF-α/IL-6水平（提高5.93/13.7倍）、提高DC细胞的成熟度（提高至49.4%），并大量募集CD4+/CD8+T细胞（提高3.99/3.78倍），实现了高效的免疫激活和治疗结束后肿瘤的复发与转移抑制。
图3. PDA-B@SD的体内抗肿瘤性能研究。（a）4T1移植瘤建立、给药方式和治疗时间线示意图。（b）小鼠给药后不同时间点808 nm连续激光光照6 min后肿瘤区域的表面温度。肿瘤部位随连续激光照射时间变化的近红外热成像图（c）及其（d）相应的温度变化数据。治疗过程中荷瘤小鼠的体重（e）和相对肿瘤体积（f）变化曲线。（g）治疗结束后各组小鼠肿瘤的平均重量。（h）治疗结束后经H&E、TUNEL以及Ki67染色的肿瘤切片的组织病理学图片。（i）Ki67阳性细胞占比的定量分析结果图和TUNEL绿色荧光半定量分析。***p<0.001，n.s.：无显著性差异。
通讯作者：张吉喜，教授，博士生导师，国家级青年人才计划入选者。2007、2012年毕业于上海交通大学，获工学学士、博士学位。2012年-2014年在芬兰功能材料研究中心从事博士后研究。2014年引进入重庆大学生物工程学院工作，任“百人计划”特聘研究员。近年来，面向三阴性乳腺癌等恶性肿瘤围术期诊断和组合消融辅助治疗的难点问题，主持国家自然科学基金项目4项，骨干参研国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划项目，发展诊疗微系统多相反应流传递和响应转化下基元约束耦合的动力学控制方法，在Adv. Funct. Mater, ACS Nano, Nano Today, Small, Small Methods, Biosens. Bioelectron, Adv. Healthcare Mater.等国际知名杂志上发表期刊论文70余篇，获权发明专利5件。
本研究得到国家自然科学基金、重庆市自然科学基金、重庆市研究生科研创新基金项目的资助。
