膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)患者的預(yù)后不良主要?dú)w因于手術(shù)切除后殘留的高侵襲性微小腫瘤,幾乎所有患者都會(huì)在最初切除病灶的狹窄邊緣內(nèi)復(fù)發(fā)。有效的 GBM 治療需要精確的術(shù)中指導(dǎo)和有效的術(shù)后輔助治療。
針對(duì)上述問(wèn)題,南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院盧光明教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種多功能納米平臺(tái)SPIT探針,用于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)的SERS引導(dǎo)切除、光熱治療和免疫治療。SPIT探針由AuNS核、拉曼報(bào)告層和源自巨噬細(xì)胞膜的基因過(guò)表達(dá)SIRPα變體組成,具有強(qiáng)大獨(dú)特的拉曼信號(hào),可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)術(shù)中腫瘤切除。手術(shù)后,其光熱效應(yīng)可消融殘留微小腫瘤灶,且巨噬細(xì)胞膜上SIRPα變體過(guò)表達(dá)能阻斷CD47-SIRPα通路,增強(qiáng)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞吞噬作用,結(jié)合光熱治療可放大抗腫瘤免疫反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該聯(lián)合療法在原位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤模型中實(shí)現(xiàn)了優(yōu)越的抗腫瘤效果,顯著抑制腫瘤復(fù)發(fā),將小鼠中位生存期延長(zhǎng)兩倍以上,為改善GBM治療結(jié)果和預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)帶來(lái)希望。該文章于2025年5月19日以《SERS-Guided Precision Resection Combined with Photothermal-Immunotherapy for Glioblastoma Recurrence Prevention》為題發(fā)表于《Advanced Functional Materials》(DOI:10.1002/adfm.202425168)。
研究示意圖
(1)SPIT探針的形態(tài)、拉曼和光熱特性
慢病毒載體將編碼突變型SIRPα變體(vSIRPα)的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染入RAW 264.7細(xì)胞,增強(qiáng)細(xì)胞表面SIRPα蛋白表達(dá)。共聚焦成像顯示,RAW 264.7-vSIRPα對(duì)CD47的親和力高于野生型RAW 264.7細(xì)胞(圖1A)。流式細(xì)胞術(shù)驗(yàn)證了RAW 264.7-vSIRPα細(xì)胞表面vSIRPα的功能(圖1B)。
40 - 42 AuNSs因尖銳尖端具有優(yōu)異SERS性能被選為SERS基底,MBN分子中的腈基(─C═N)提供獨(dú)特拉曼峰,減少樣品基質(zhì)干擾。44 MBN通過(guò)Au - S鍵組裝,AuNS/MBN在2228 cm?1處表現(xiàn)出最大峰強(qiáng)度。通過(guò)共擠壓工藝將AuNS/MBN包覆上RAW 264.7 - vSIRPα細(xì)胞膜,制備SPIT探針。透射電子顯微鏡(TEM)顯示,AuNS/MBN被厚度約4 - 5 nm的巨噬細(xì)胞膜成功包覆(圖1C)。AuNSs包覆上RAW 264.7 - vSIRPα細(xì)胞膜(SMM)后,zeta電位從 - 27.9 mV變?yōu)?- 28.4 mV,平均直徑從73.6 nm增加到91.1 nm(圖1D)。紫外 - 可見(jiàn)光譜顯示,SMM包覆后,代表縱向局域表面等離子體共振的峰值發(fā)生輕微紅移(4.9 nm)(圖1E)。AuNSs、MBN和SPIT探針的拉曼光譜如圖1H,AuNSs無(wú)信號(hào),MBN粉末信號(hào)微弱,SPIT探針在相同MBN濃度下信號(hào)更強(qiáng),顯示其作為拉曼成像SERS報(bào)告分子的潛力。SPIT探針的拉曼信號(hào)在細(xì)胞培養(yǎng)基中孵育72小時(shí)內(nèi)基本保持一致(圖1I),驗(yàn)證了拉曼信號(hào)在生物環(huán)境中的穩(wěn)定性。
圖1 SPIT探針的制備與表征。(A,B)免疫熒光分析和流式細(xì)胞術(shù)分析SIRPα在野生型RAW 264.7細(xì)胞和RAW 264.7-vSIRPα細(xì)胞中的CD47結(jié)合能力,標(biāo)尺=25 μm;(C)SPIT探針的透射電子顯微鏡(TEM)圖像;(D)動(dòng)態(tài)光散射分析測(cè)量的不同NPs的尺寸分布和zeta電位;(E)水溶液中AuNSs和SPIT探針的紫外-可見(jiàn)吸收光譜;(F)激光照射不同濃度SPIT探針后的溫度升高(PBS,50,100,150和200 μg mL?1);(G)激光照射不同濃度SPIT探針后的熱圖像;(H)MBN、AuNSs和SPIT探針的拉曼光譜;(I)SPIT探針在血清中孵育72小時(shí)后拉曼信號(hào)的穩(wěn)定性及2217 cm?1峰強(qiáng)度變化(n=3,785 nm激光,150 mW,5×物鏡,0.5 s積分時(shí)間)
(2)SPIT探針的BBB跨越機(jī)制和靶向能力
已有研究表明巨噬細(xì)胞膜上整合素α4與Mac - 1及內(nèi)皮細(xì)胞上ICAM - 1或VCAM - 1相互作用,會(huì)觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng),導(dǎo)致緊密連接(TJ)破壞和肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架重組,增加BBB通透性,還可激活CAM介導(dǎo)的內(nèi)吞作用。Western blot分析檢測(cè)SPIT探針上相關(guān)分子存在情況(圖2A),證實(shí)整合素α4和Mac - 1在巨噬細(xì)胞膜上表達(dá)且在SPIT探針上保存完好。使用Transwell系統(tǒng)中體外BBB模型研究SPIT探針跨越BBB能力(圖2B),bEnd.3細(xì)胞在上室培養(yǎng)形成完整單層,TEER值超過(guò)200Ω·cm2才有效,模型中緊密單層TEER值達(dá)300Ω·cm2(圖2C)。通過(guò)免疫熒光染色檢測(cè)bEnd.3細(xì)胞中ZO - 1表達(dá)評(píng)估SPIT探針引入后TJ破壞情況(圖2D),ZO - 1是與TJ相關(guān)蛋白,SPIT組中ZO - 1表達(dá)分散且較PBS、AuNS和AuNS/MBN@MM組分別降低2.3、2.1和1.7倍(圖2E),表明SPIT探針降低TJ緊密度,促進(jìn)其穿過(guò)血腦屏障。通過(guò)測(cè)量治療后12小時(shí)下層腔室Au濃度量化SPIT探針穿透效率(圖2F),SPIT探針血腦屏障通透性最高,與PBS、AuNS和AuNS/MBN@MM組相比,穿透效率分別高約211.4、2.6和1.7倍。基于下層腔室中GL261細(xì)胞攝取評(píng)估SPIT探針腫瘤靶向能力,共聚焦激光掃描顯微鏡(CLSM)(圖2G)和流式細(xì)胞術(shù)分析(圖2H)均顯示,ICG標(biāo)記的SPIT探針腫瘤細(xì)胞靶向效率顯著高于游離ICG、ICG標(biāo)記的AuNS和ICG標(biāo)記的AuNS/MBN@MM,這種增強(qiáng)靶向效率可能由vSIRPα過(guò)表達(dá)介導(dǎo),與GL261細(xì)胞上CD47相互作用。此外,評(píng)估SPIT探針在活細(xì)胞中SERS成像能力,用SPIT探針?lè)跤?小時(shí)后,細(xì)胞可通過(guò)SERS成像清晰可視化(圖2I),表明其可用于活細(xì)胞輪廓可視化。
圖2 SPIT探針的跨血腦屏障(BBB)和靶向能力。(A)Western blot分析顯示RAW 264.7細(xì)胞、RAW 264.7-vSIRPα細(xì)胞、SMM、AuNS/MBN@MM和SPIT探針中整合素(Integrinα4和Mac-1)的表達(dá);(B)體外血腦屏障模型的示意圖;(C)上室中培養(yǎng)的bEnd.3細(xì)胞的CLSM圖像,標(biāo)尺:100μm;(D)經(jīng)PBS、AuNSs、AuNS/MBN@MM和SPIT探針處理后的bEnd.3細(xì)胞的代表性免疫熒光圖像和(E)ZO-1熒光強(qiáng)度的定量,ZO-1呈紅色,細(xì)胞核呈藍(lán)色,標(biāo)尺=25μm;(F)與PBS、AuNSs、AuNS/MBN@MM和SPIT探針?lè)跤?2小時(shí)后,下室中Au的含量;(G)經(jīng)BBB滲透后,GL261細(xì)胞中游離ICG、ICG標(biāo)記的AuNS、ICG標(biāo)記的AuNS/MBN@MM和ICG標(biāo)記的SPIT探針?lè)e累的代表性CLSM圖像和(H)流式細(xì)胞術(shù)分析;(I)與SPIT探針?lè)跤?2小時(shí)后,GL261細(xì)胞的明場(chǎng)和SERS圖像
(3)體外抗腫瘤治療效果
CCK - 8法評(píng)估SPIT探針在GL261和bEnd.3細(xì)胞中的細(xì)胞毒性,結(jié)果表明其在兩種細(xì)胞系中均表現(xiàn)出劑量依賴性的低細(xì)胞毒性(圖3A),具有良好的生物相容性。Calcein - AM/PI染色評(píng)估經(jīng)SPIT探針和激光照射(SPIT + laser)處理的GL261細(xì)胞活力,CLSM成像顯示SPIT + laser組呈現(xiàn)強(qiáng)烈紅色熒光信號(hào),細(xì)胞大量死亡,而PBS、僅激光和僅SPIT組主要呈現(xiàn)綠色熒光,細(xì)胞活力較高(圖3B)。流式細(xì)胞術(shù)分析凋亡結(jié)果相似(圖3C)。Western blot結(jié)果顯示,SPIT + laser組凋亡相關(guān)蛋白Bcl - 2下調(diào),Bax和cleaved Caspase - 3上調(diào)(圖3D),與凋亡流式細(xì)胞術(shù)分析結(jié)果一致,證明SPIT + laser組能顯著誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡,且在激光照射下,GL261細(xì)胞的殺傷作用呈劑量依賴性,SPIT探針劑量增加,細(xì)胞活力顯著下降(圖3A)。光熱療法(PTT)可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫原性細(xì)胞死亡(ICD),釋放TAAs和DAMPs。免疫熒光分析和ELISA評(píng)估SPIT探針介導(dǎo)的PTT處理后GL261細(xì)胞中CRT暴露及HMGB1和ATP分泌情況,結(jié)果顯示SPIT + 激光處理顯著上調(diào)CRT表達(dá)并增強(qiáng)HMGB1和ATP釋放(圖3E),表明SPIT探針介導(dǎo)的PTT能有效誘導(dǎo)ICD。共培養(yǎng)RAW 264.7細(xì)胞和GL261細(xì)胞,評(píng)估高親和力vSIRPα增強(qiáng)巨噬細(xì)胞吞噬功能的能力,CLSM和流式細(xì)胞術(shù)均顯示高親和力vSIRPα蛋白導(dǎo)致巨噬細(xì)胞吞噬能力顯著增加(圖3F)。
圖3 體外治療效力和免疫效力評(píng)估。(A)不同濃度下使用SPIT探針處理GL261細(xì)胞的相對(duì)活力,有或無(wú)激光照射,通過(guò)CCK - 8測(cè)定法確定,數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=5);(B)用PBS、激光、SPIT和SPIT + 激光處理的GL261細(xì)胞的活/死染色圖像,死細(xì)胞用PI染成紅色,活細(xì)胞用Calcein - AM染成綠色,標(biāo)尺=100μm;(C)流式細(xì)胞術(shù)分析不同處理24小時(shí)后的GL261細(xì)胞凋亡情況,數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=3),****p<0.0001;(D)不同處理后GL261細(xì)胞中Bax、cleaved Caspase - 3和Bcl - 2表達(dá)的Western blot分析;(E)不同處理后GL261細(xì)胞中CRT表達(dá)的熒光圖像,標(biāo)尺=25μm;(F)流式細(xì)胞術(shù)分析(左)和相對(duì)定量(右)不同處理后RAW 264.7巨噬細(xì)胞對(duì)GL261細(xì)胞的吞噬情況
(4)靶向效率、SERS 特性及光熱療法在原位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤異種移植模型中的表現(xiàn)
為評(píng)估SPIT探針在體內(nèi)的腫瘤靶向效率,建立了GL261原位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠模型。靜脈注射游離ICG、ICG標(biāo)記的金納米顆粒(AuNSs)和ICG標(biāo)記的SPIT探針后,在不同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行體內(nèi)熒光成像。結(jié)果顯示,游離ICG組在腫瘤部位未檢測(cè)到可識(shí)別的熒光信號(hào),AuNSs組顯示微弱熒光信號(hào),而SPIT組在腫瘤區(qū)域表現(xiàn)出強(qiáng)烈熒光強(qiáng)度,注射后12小時(shí)達(dá)到峰值(圖4A)。為分析SPIT探針的生物分布,在小鼠注射后12小時(shí)處死,取出大腦和其他主要器官進(jìn)行離體熒光成像,SPIT組在原位腦腫瘤中顯示出最強(qiáng)熒光信號(hào)(圖4B,C),且SPIT探針也在肝臟和脾臟中積聚。這些結(jié)果表明SPIT探針具有高腫瘤蓄積性。隨后,在注射后24小時(shí)收獲主要器官和腫瘤,通過(guò)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP - AES)對(duì)其Au含量進(jìn)行定量。
為驗(yàn)證SPIT探針的腫瘤特異性,在注射后24小時(shí)采集腦組織,使用蘇木精和伊紅(H&E)染色及熒光顯微鏡進(jìn)行分析,結(jié)果表明SPIT探針主要定位于GBM腫瘤區(qū)域(圖4D),證明其具有穿過(guò)血腦屏障的能力和腫瘤選擇性積累,其在GBM部位的穩(wěn)定SERS信號(hào)和高積累效率,凸顯了在手術(shù)導(dǎo)航方面的巨大潛力。為驗(yàn)證基于SPIT探針的圖像引導(dǎo)腫瘤切除術(shù)的可行性,使用正立共聚焦拉曼顯微鏡光譜儀收集SERS信號(hào)。通過(guò)拉曼成像觀察整個(gè)完整腫瘤,并在手術(shù)切除過(guò)程中采用SERS對(duì)腫瘤組織去除進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)(圖4E,F(xiàn)),發(fā)現(xiàn)手術(shù)后強(qiáng)SERS信號(hào)的像素?cái)?shù)量逐漸減少。在原發(fā)腫瘤最大切除后,使用SERS掃描手術(shù)區(qū)域以檢查殘留的微腫瘤,拉曼成像成功揭示了顯微鏡下無(wú)法檢測(cè)到的額外殘留微腫瘤信號(hào),對(duì)這些殘留微腫瘤病灶的手術(shù)切除持續(xù)進(jìn)行,直到檢測(cè)不到拉曼信號(hào),以確保最大程度腫瘤切除。這些結(jié)果表明,使用SERS進(jìn)行圖像引導(dǎo)的手術(shù)切除術(shù)有助于界定腫瘤邊緣,促進(jìn)原發(fā)腫瘤切除,并識(shí)別術(shù)后殘留的微腫瘤。為進(jìn)一步研究腫瘤邊緣,對(duì)切除的組織進(jìn)行拉曼光譜映射和蘇木精 - 伊紅染色,SERS成像精確地勾勒出了腫瘤與正常組織之間的邊界(圖4G),且透射電子顯微鏡(TEM)證實(shí)腫瘤組織中存在大量SPIT探針,而在鄰近的正常組織中未觀察到探針(圖4H),表明拉曼成像策略可有效應(yīng)用于圖像引導(dǎo)的腫瘤切除術(shù)。
最終評(píng)估了SPIT探針在體內(nèi)的光熱性能。在治療后12小時(shí),對(duì)GL261原位腫瘤小鼠用808 nm激光(0.5 W cm?2)照射5分鐘,結(jié)果顯示SPIT探針對(duì)腫瘤床產(chǎn)生了良好的光熱效應(yīng),照射5分鐘后使其溫度從28.9℃升高到45.0℃(圖4I,J),而對(duì)照組在相同條件下僅表現(xiàn)出輕微的溫度升高。
圖4 體內(nèi)SPIT探針的腫瘤蓄積、SERS引導(dǎo)手術(shù)和光熱治療。(A)注射游離ICG、ICG標(biāo)記的AuNS和ICG標(biāo)記的SPIT探針后,不同時(shí)間點(diǎn)GL261膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠原位腫瘤的實(shí)時(shí)生物發(fā)光圖像;(B)治療后腫瘤小鼠主要器官(心臟、肝臟、脾臟、肺、腎臟和大腦)的熒光圖像;(C)不同主要器官體外熒光成像的半定量結(jié)果;(D)包含腫瘤的全腦切片的蘇木精 - 伊紅染色及相應(yīng)腫瘤切片的熒光圖像,SPIT探針標(biāo)記ICG(紅色),標(biāo)尺=1毫米;(E)GBM手術(shù)中SERS引導(dǎo)的順序切除示意圖;(F)根據(jù)拉曼信號(hào)位置識(shí)別腫瘤,依次切除腫瘤,所有腫瘤在肉眼判斷完全切除后,組織中仍檢測(cè)到幾個(gè)小的拉曼信號(hào)焦點(diǎn)(橙色虛線方框所示),繼續(xù)切除直至未檢測(cè)到進(jìn)一步拉曼信號(hào),相應(yīng)的代表性拉曼光譜(星號(hào)符號(hào))展示了SERS引導(dǎo)的GBM切除的連續(xù)階段;(G)一例GBM邊緣的H&E染色和拉曼光譜圖像,虛線表示腫瘤邊緣,比例尺=50μm;(H)GL261原位腫瘤小鼠GBM組織和對(duì)側(cè)正常腦組織的代表性TEM圖像,顯示腫瘤組織中存在SPIT探針(紅色箭頭),比例尺=50μm;(I)808 nm激光照射后殘留腫瘤腔內(nèi)的紅外熱圖像,顯示溫度變化;(J)照射區(qū)域的相應(yīng)溫度曲線
(5)原位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠模型的治療效果和生物相容性
確定SPIT探針在腫瘤組織中的保留時(shí)間和光熱效應(yīng)后,提出了一種結(jié)合SERS圖像引導(dǎo)手術(shù)、PTT和免疫治療的多模式腫瘤治療方案(圖5A)。利用表達(dá)熒光素酶的GL261腫瘤細(xì)胞建立生物發(fā)光原位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠模型,腫瘤植入后一周,將小鼠隨機(jī)分為六組(每組8只):G1(對(duì)照組)未治療;G2(手術(shù)組)無(wú)圖像引導(dǎo)的腫瘤切除術(shù);G3(SERS引導(dǎo)手術(shù)組)SERS引導(dǎo)手術(shù);G4(SERS引導(dǎo)手術(shù)+PTT組)SERS引導(dǎo)手術(shù)+PTT;G5(SERS引導(dǎo)手術(shù)+免疫治療組)SERS引導(dǎo)手術(shù)+免疫治療;G6(SERS引導(dǎo)手術(shù)+PTT+免疫治療組)SERS引導(dǎo)手術(shù)+PTT+免疫治療。G3和G4組中封裝AuNS/MBN的巨噬細(xì)胞膜來(lái)自野生型RAW 264.7細(xì)胞。G3組手術(shù)前12小時(shí)接受SPIT探針處理,隨后進(jìn)行SERS引導(dǎo)的腫瘤切除術(shù);G4組接受相同處理,但在手術(shù)期間額外進(jìn)行808 nm激光照射用于PTT。生物發(fā)光成像監(jiān)測(cè)腫瘤生長(zhǎng),結(jié)果顯示,對(duì)照組腫瘤漸進(jìn)性生長(zhǎng),手術(shù)組最初腫瘤縮小后快速?gòu)?fù)發(fā),兩組腫瘤復(fù)發(fā)率均為100%(圖5B、C)。與手術(shù)組相比,S-surg組因SERS檢測(cè)到微觀殘留腫瘤而延遲腫瘤復(fù)發(fā),S-surg+PTT組和S-surg+IT組進(jìn)一步增強(qiáng)腫瘤抑制效果,分別有50%和37.5%的小鼠觀察到腫瘤復(fù)發(fā),而S-surg+PTT+IT組僅12.5%的小鼠出現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā)(圖5D),其總生存期(OS)中位數(shù)超過(guò)70天,顯著長(zhǎng)于其他組(圖5E)。組織學(xué)分析顯示,H&E染色、Ki67免疫熒光和TUNEL檢測(cè)表明S-surg+PTT+IT治療最有效地抑制GBM增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡(圖5F - H)。PBS組和協(xié)同治療組在白細(xì)胞(WBC)、紅細(xì)胞(RBC)、血紅蛋白(HGB)、血細(xì)胞比容(HCT)、血小板(PLT)、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)、尿素氮(BUN)或肌酐(Cr)水平方面未觀察到顯著差異,表明無(wú)血液學(xué)、肝毒性或腎毒性。
圖5 體內(nèi)治療效果。(A)示意圖說(shuō)明評(píng)估不同方案抗復(fù)發(fā)療效的治療方案時(shí)間線,GL261 - Luc細(xì)胞原位接種到C57小鼠腦內(nèi),第9天生物發(fā)光強(qiáng)度相似的小鼠隨機(jī)分配到六個(gè)治療組,靜脈注射納米顆粒(NPs),注射后12小時(shí)進(jìn)行膠質(zhì)母細(xì)胞瘤切除,手術(shù)結(jié)束后立即對(duì)腫瘤腔進(jìn)行808 nm激光照射(5分鐘),第12天到第21天每3天進(jìn)行一次額外的納米顆粒注射和光熱治療;(B)不同治療方案下GL261原位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠腫瘤進(jìn)展的代表性生物發(fā)光圖像,灰色框表示死亡小鼠;(C)原位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤腫瘤的定量生物發(fā)光水平,數(shù)據(jù)表示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=3),**p<0.01;(D)腫瘤復(fù)發(fā)率和(E)Kaplan - Meier生存曲線顯示不同組小鼠的生存情況,數(shù)據(jù)表示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=8),**p<0.01;(F)H&E(標(biāo)尺=2 mm),(G)Ki67(標(biāo)尺=100μm),和(H)TUNEL(標(biāo)尺=100μm)染色為不同治療后腫瘤小鼠腦組織切片
(6)體內(nèi)免疫反應(yīng)研究
治療三周后收集殘余復(fù)發(fā)腫瘤組織進(jìn)行流式細(xì)胞術(shù)分析,S-surg+PTT+IT組腫瘤部位的DC細(xì)胞(CD11c、CD80+和CD86+)數(shù)量高于其他組(圖6A),原因是PTT消融后腫瘤細(xì)胞釋放的TAA能募集更多DC細(xì)胞,且CD47阻斷增強(qiáng)了巨噬細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的吞噬作用并激活先天免疫系統(tǒng),成熟DC細(xì)胞作為APC促進(jìn)了后續(xù)免疫反應(yīng)。該組腫瘤部位的CD8+T細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞浸潤(rùn)顯著增加(圖6B,C),Treg(CD25+、Foxp3+T細(xì)胞)百分比下降(圖6D),免疫熒光染色也證實(shí)了聯(lián)合治療后CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞向腫瘤組織的浸潤(rùn)增加(圖6E)。此外,ELISA檢測(cè)顯示S-surg+PTT+IT組腫瘤組織中IL - 6、TNF - α、IFN - γ和IL - 12分泌顯著增加,而IL - 10分泌減少(圖6F - J),表明該策略在增強(qiáng)腫瘤內(nèi)抗腫瘤淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)和減少免疫抑制性淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)方面表現(xiàn)出色,實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大的抗腫瘤免疫效應(yīng),且全身抗腫瘤免疫被激活。
圖6 體內(nèi)免疫應(yīng)答激活。流式細(xì)胞術(shù)分析顯示不同治療組腫瘤中(A)CD80+CD86+樹(shù)突狀細(xì)胞的百分比,(B)CD3+CD8+T細(xì)胞的百分比,(C)CD3+CD4+T細(xì)胞的百分比,以及(D)CD25+Foxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的百分比;(E)腫瘤組織中CD4+和CD8+T細(xì)胞的免疫熒光圖像,標(biāo)尺=100μm;(F - J)不同治療后檢測(cè)到的血清IL - 6、TNF - α、IFN - γ、IL - 10和IL - 12水平,所有數(shù)據(jù)均表示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=3)
(7)抗腫瘤治療的機(jī)制探索
從接受PBS和S - surg+PTT+IT治療的小鼠體內(nèi)收集腫瘤組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析,兩組腫瘤的基因表達(dá)譜差異由圖7A中的Venn圖所示,共鑒定出869個(gè)差異表達(dá)基因,包括632個(gè)上調(diào)基因和237個(gè)下調(diào)基因(|log?FC|>1.0,P≤0.05)?;鹕綀D(圖7B)展示了DEGs的分布,顯著上調(diào)的基因以紅色表示,下調(diào)的基因以藍(lán)色表示。差異表達(dá)基因通過(guò)基因本體論(GO)分析被歸類為“生物過(guò)程”、“細(xì)胞組分”和“分子功能”模塊,在細(xì)胞粘附、細(xì)胞外空間、微絲馬達(dá)活性等過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。進(jìn)一步篩選出20個(gè)與免疫相關(guān)的差異表達(dá)基因,包括抗原處理和呈遞相關(guān)的CD1B和CALR,細(xì)胞因子相關(guān)的ADM2、ANGPTL5和AMBN,趨化因子相關(guān)的CCL13和CAMP,這些基因在S - surg+PTT+IT組中顯著上調(diào)(圖7C),表明PTT聯(lián)合免疫治療能有效刺激腫瘤組織中的免疫反應(yīng)。免疫相關(guān)基因的京都基因與基因組百科全書(KEGG)分析顯示,免疫反應(yīng)的激活主要依賴于細(xì)胞因子和炎癥反應(yīng)、C型凝集素受體信號(hào)通路以及細(xì)胞色素P450的氧化作用,S - surg+PTT+IT治療有效激活了小鼠的免疫反應(yīng),調(diào)節(jié)了免疫抑制性微環(huán)境,增強(qiáng)了膠質(zhì)母細(xì)胞瘤免疫治療的療效。RNA - Seq數(shù)據(jù)的KEGG富集分析顯示,S - surg+PTT+IT治療改變了膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中與HIF - 1α信號(hào)通路、MEK/ERK信號(hào)通路和PI3K - Akt信號(hào)通路等相關(guān)的基因表達(dá)(圖7D)。Western blot檢測(cè)顯示,在S - surg+PTT+IT組中p - MEK和p - ERK水平降低,而MEK、ERK、PI3K、P - AKT和HIF - 1α水平?jīng)]有顯著變化(圖7E),免疫熒光分析進(jìn)一步證實(shí)了S - surg+PTT+IT組中P - MEK和P - ERK表達(dá)的顯著下調(diào)(圖7F),表明S - surg+PTT+IT治療抗GBM效應(yīng)的可能機(jī)制之一是MEK/ERK信號(hào)通路的抑制。
圖7 轉(zhuǎn)錄組分析抗腫瘤機(jī)制。(A)顯示PBS組和S-surg+PTT+IT組腫瘤基因表達(dá)重疊的維恩圖;(B)PBS組和S-surg+PTT+IT組腫瘤中上調(diào)和下調(diào)基因的火山圖;(C)顯示差異表達(dá)免疫相關(guān)基因的熱圖;(D)PBS組和S-surg+PTT+IT組上調(diào)和下調(diào)基因簇的KEGG富集分析;(E)各組腫瘤組織中HIF - 1α、MEK、P - MEK、ERK、P - ERK、PI3K、AKT和P - AKT的表達(dá)的Western印跡;(F)GBM組織中P - MEK和P - ERK的免疫熒光染色,標(biāo)尺=20μm
本研究構(gòu)建了用于全面治療腦瘤的創(chuàng)新SPIT探針,通過(guò)結(jié)合手術(shù)導(dǎo)航和術(shù)后治療實(shí)現(xiàn)綜合管理。這些納米顆粒封裝在巨噬細(xì)胞 - vSIRPα膜中,具有增強(qiáng)的穿越血腦屏障能力,并能在腦腫瘤部位有效富集。該探針利用高靈敏度SERS實(shí)現(xiàn)術(shù)中實(shí)時(shí)引導(dǎo),結(jié)合光熱治療(PTT)和CD47 - SIRPα阻斷免疫治療,最大限度地消除殘留微腫瘤,抑制腫瘤復(fù)發(fā),顯著提高GBM小鼠模型的生存率,為GBM治療提供了一種有前景的方法。
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