ACS Nano | 工程自激活聚合物纳米酶精确消灭肿瘤相关巨噬细胞内细菌，以增强基于分化簇47阻断的免疫疗法

结直肠癌（CRC）的免疫治疗在临床上仍受限于极度免疫抑制的肿瘤微环境。核系杆菌（Fn）选择性定殖于 CRC 肿瘤，通过在巨噬细胞内持续存在并驱动其 M2 极化，驱动免疫抑制。我们设计了一种自激活的高分子纳米酶，该酶由含铁辛糖聚合物和青蒿酸（AS）载荷组成，用于消除巨噬细胞内 Fn 储存库并重编程巨噬细胞免疫生态系统。这些纳米酶通过甘露糖受体介导的胞吞作用被 M2 样 Fn 感染的巨噬细胞特异性吞噬，随后被细胞内过表达的过表达氢激活，释放亚铁离子和 AS，通过芬顿化学协同扩增细胞毒性活性氧（ROS）生成。同时，AS 诱导巨噬细胞自噬，促进纳米酶-细菌在自噬酶体中的共定位，以增强 ROS 介导的 Fn 杀伤。值得注意的是，细胞内 Fn 的根除不仅逆转了感染巨噬细胞的免疫抑制表型，还触发了旁分泌信号，驱动邻近未感染巨噬细胞的 M1 再极化。在含有细胞内 Fn 的异种移植和正位 CRC 模型中，纳米酶能够高效消除细胞内 Fn，并系统性重塑巨噬细胞免疫结构，显著提升抗 CD47 免疫疗法的治疗效果。本研究提出了一种通过精准靶向肿瘤相关巨噬细胞内细菌来改进 CRC 免疫治疗的策略。

该研究以题为“Engineered Self-Activatable Polymeric Nanozymes Precisely Eradicate Tumor-Associated Intramacrophage Bacteria to Potentiate Immunotherapy Based on Cluster of Differentiation 47 Blockade”发表在ACS Nano上。

PMFM胶束的表征。(a, b) PMFM胶束的TEM图像(a)以及暴露于H后的PMFM胶束图像(b)。(c, d) 在有无H₂O₂ (200 mM)情况下，采用173° DLS测定的PMFM胶束的粒径分布(c)和ζ电位(d)。(e, f) PMFM胶束的HAADF-STEM图像(e)及EDS元素分析(f)。(g) 在有无H₂O₂情况下纳米颗粒尺寸和PDI的变化。(h, i) PMFM胶束在有无H₂O₂ (200 mM)情况下的紫外可见光谱(h)及MB分解速率(i)。(j) PMFM和AS@PMFM在有无H₂O₂情况下的ESR光谱及Fe²⁺与H₂O₂和AS的协同作用。(k) 通过Fe²⁺和AS产生ROS的过程。(l) AS@PMFM在有无H₂O₂情况下的体外AS累计释放。

确定胞外抗菌作用及Fn在巨噬细胞内的存在。（a）不同浓度H₂O₂处理24小时后Fn的OD 600值。（b）经过24小时不同处理后Fn的OD 600值。（c, d）不同处理24小时后Fn的菌落板图像（c）及CFU比例（d）。（e）不同处理后Fn的代表性SEM图像。（f）RAW264.7细胞内FITC标记Fn的平面（2D）和Z堆叠（3D）CLSM图像（MOI = 20）。（g）未感染和Fn感染RAW264.7细胞的TEM图像（黄色箭头表示细胞内的Fn），Fn（+）和Fn（−）分别表示是否添加Fn。数据以平均值±标准差表示（n = 3）。***p < 0.001, **p < 0.01, *p < 0.05

结直肠癌免疫治疗效果不佳，很大程度上是因为肿瘤微环境里的巨噬细胞被“策反”了。研究人员发现，一种叫具核梭杆菌的细菌特别喜欢藏在结直肠癌组织里，还能钻进巨噬细胞内部存活下来，并诱导这些巨噬细胞往促癌的M2表型极化，形成一道坚固的免疫屏障。针对这个难题，他们设计了一款能自己“开机”工作的聚合物纳米酶（AS@PMFM）。这个纳米颗粒表面修饰了甘露糖，能精准识别并钻进带有M2型标志的巨噬细胞里。一旦进入，细胞内因细菌感染而升高的过氧化氢就会触发纳米酶解体，释放出二价铁离子和青蒿琥酯。这两样东西联手，通过芬顿反应制造出大量活性氧，直接把藏在细胞里的具核梭杆菌炸个干净。

更有意思的是，清除掉这批“内鬼”之后，原本被带偏的巨噬细胞不仅自己会重新转化成抗肿瘤的M1型，还会通过释放信号分子（CXCL2/LPS）去“教育”周围还没感染的巨噬细胞，让它们也改邪归正。这样一来，整个肿瘤里的巨噬细胞生态系统都被系统性地重装了。在携带具核梭杆菌的结直肠癌小鼠模型上，这套纳米酶联合CD47抗体治疗后，肿瘤得到了显著抑制，小鼠的生存期也大幅延长。这项研究提供了一条清除肿瘤内细菌、重塑免疫微环境的新路径，有望让更多结直肠癌患者从免疫治疗中获益。

参考文献：

DOI: 10.1021/acsnano.5c15423