肿瘤常表现出细胞外基质，由于蛋白质（尤其是胶原蛋白）过度积累和交联而导致僵硬度升高。这种升高的刚性起到物理屏障的作用，阻碍了免疫细胞的浸润以及各种免疫治疗药物（如脂质纳米颗粒 RNA 治疗）的有效递送。本研究中，我们探讨超声激活纳米气泡（US-NBs）提升肿瘤通透性和免疫原性的能力。我们的结果显示，US-NB 通过在单次治疗后 5 天内将肿瘤组织的硬度降低 60%，从而实现了物理重塑。美列颠覆治疗肿瘤的胶原蛋白呈随机排列，沉积率比未治疗肿瘤低 5.47 倍。这有助于脂质纳米颗粒（LNPs）在肿瘤内的有效递送和广泛分布。重要的是，在 US-NB 辅助下，LNPs 在泛免疫细胞间表现出更优异的基因转染效率，并能在体内高效实现 T 细胞的基因改造。该结合方法同时涉及先天免疫和适应性免疫，增强肿瘤免疫原性，并使细胞毒性细胞浸润率提升 4 倍，较单纯 LNPs 高出 4 倍。这些结果表明，使用 US-NB 对肿瘤进行温和机械刺激，为增强现有免疫疗法的递送和疗效提供了有前景的策略。

该研究以题为“Enhanced Delivery of Lipid Nanoparticle-Based Immunotherapyby Modulating the Tumor Tissue Stiffness Using Ultrasound-Activated Nanobubbles”表在ACS Nano上。

图1.

超声激活纳米泡的表征与体内肿瘤灌注成像。(a) 纳米泡在PBS中的水合动力学直径，分别以强度加权分布和数量加权分布呈现。(b) 共振质量测量(RMM)表征纳米泡的声学浮力和浓度。(c) 室温下纳米泡在PBS中测得的ζ电位。(d) E0771.LMB肿瘤中心区域的对比增强超声(CEUS)成像代表性静态帧。图像显示了肿瘤在基线状态下、以及注射纳米泡(NB)或微泡(MB)后的情况。(e) 基于容积CEUS扫描得出的每个肿瘤感兴趣区域(ROI)内对比剂覆盖面积百分比的量化；对纳米泡和微泡进行了比较。(f) 使用肿瘤容积帧的原始线性数据对归一化对比信号强度进行量化；对纳米泡在治疗性超声(TUS)施加前后的情况进行比较。统计学分析采用Wilcoxon配对符号秩检验（每组n=3只小鼠，数据点代表每只动物肿瘤全长范围内采集的帧）图2.

超声剪切波弹性成像评估肿瘤硬度。(a)用于弹性模量定量测量的E0771.LMB肿瘤代表性B型超声图像。(b)连续5天每天测量的弹性模量定量数据（每组n=4只小鼠）。硬度值按肿瘤初始值进行归一化处理。仅治疗组在治疗性超声(TUS)治疗后立即进行评估，假设注射后3分钟时未治疗组无变化。统计学分析采用多重非配对t检验，结合两阶段逐步提升事后检验，错误发现率设为1%。报告了相应的p值。(c)定性弹性图被裁剪至肿瘤感兴趣区域(ROI)内呈现，并标注了从软组织到硬组织的范围。通过卡尺测量的相应肿瘤体积一并报告。各ROI保持原比例。

总结

肿瘤组织致密的细胞外基质和高硬度，常常成为免疫治疗药物渗透和免疫细胞浸润的物理屏障。在这项研究中，研究者们利用超声激活的纳米气泡，先在物理层面重塑肿瘤微环境。这些直径约280纳米的纳米气泡具备可压缩的气核和柔韧的脂质外壳，能够通过瘤内注射后均匀分布于整个肿瘤组织。在治疗超声的激发下，纳米气泡发生空化效应，产生微射流和冲击波，使肿瘤的弹性模量在单次治疗后降低至原来的约三分之一，同时胶原蛋白沉积减少了5倍以上，且组织结构的改变并不引起细胞凋亡或坏死。

这种物理层面的“松土”效应，为后续的药物递送创造了条件。研究者将载有PD-1和CTLA-4 siRNA的脂质纳米颗粒注入已预先经超声-纳米气泡处理的肿瘤中，发现纳米颗粒不再局限于注射点附近，而是均匀分布于整个瘤体，并被更多免疫细胞摄取，尤其是通常难以转染的T细胞，其转染效率提升了数倍。联合治疗后，肿瘤内促炎性细胞因子水平上升，免疫抑制性细胞显著减少，浸润的T细胞数量增加了6倍，且抗原呈递细胞和T细胞均呈现活化表型。这种先物理重塑、后药物递送的策略，为提高实体瘤免疫治疗效果提供了一种通用的新思路。

参考文献：