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針對(duì)上述問題，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)肖海華研究員、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所黃帆研究員和北京大學(xué)人民醫(yī)院王建六主任團(tuán)隊(duì)研究開發(fā)了一種合成高密度脂蛋白（sHDL）納米圓盤（sHDL@Pt），用于SPECT/熒光雙模態(tài)成像引導(dǎo)的Pt(IV)前藥遞送。研究設(shè)計(jì)并合成了一種Pt(IV)前藥（C2-Pt(IV)-C12），其包含順鉑中間體核心和兩個(gè)不對(duì)稱脂質(zhì)配體，能夠有效誘導(dǎo)癌細(xì)胞DNA損傷并增加雙鏈DNA（dsDNA）片段的產(chǎn)生，進(jìn)而顯著激活cGAS-STING通路。為了可視化sHDL@Pt的腫瘤積累能力，研究將FDA批準(zhǔn)的熒光染料（ICG）和放射性核素（99mTc）加載到納米載體中，分別用于近紅外二區(qū)（NIR-II）熒光成像和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描（SPECT）成像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，sHDL@Pt在4T1和GL261-Luc腫瘤小鼠模型中能夠高效積累于腫瘤部位，并且相比順鉑，sHDL@Pt通過引發(fā)強(qiáng)烈的細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTLs）反應(yīng)表現(xiàn)出更強(qiáng)的腫瘤抑制效果。此外，sHDL@Pt與抗PD-1抗體（aPD-1）聯(lián)合使用具有協(xié)同效應(yīng)。該研究強(qiáng)調(diào)了這些納米圓盤在啟動(dòng)和激活先天免疫以促進(jìn)腫瘤消融方面的潛力。該研究于2025年8月8日以《Synthetic High-Density Lipoprotein Mimicking Nanodiscs with Pt(IV) Prodrug Enable Tumor Targeting and cGAS-STING Pathway Activation for Chemo-Immunotherapy》為題發(fā)表于《Advanced Materials》上（DOI: 10.1002/adma.202506011）。

圖1 sHDL@Pt納米圓盤的制備及作用機(jī)制示意圖。（a）Pt(IV)前藥的結(jié)構(gòu)式及其在體內(nèi)還原為Pt(II)的機(jī)制；（b）sHDL@Pt的制備示意圖；（c）通過NIR-II熒光成像和SPECT成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)sHDL@Pt可有效在腫瘤部位積累，誘導(dǎo)嚴(yán)重DNA損傷，激活cGAS-STING通路，促進(jìn)樹突狀細(xì)胞成熟和T細(xì)胞增殖，觸發(fā)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞反應(yīng)，抑制腫瘤生長(zhǎng)

（1）sHDL@Pt的細(xì)胞攝取及在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的積累

C2-Pt(IV)-C12通過順鉑氧化并與十二烷酸酐和乙酸酐反應(yīng)合成，其結(jié)構(gòu)經(jīng)核磁共振光譜確認(rèn)。sHDL@Pt由22A、DMPC和C2-Pt(IV)-C12按1:5:10質(zhì)量比組裝而成，粒徑約10 nm。用熒光染料Cy5.5標(biāo)記sHDL@Pt形成Cy5.5/sHDL@Pt（圖2A）。共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM）觀察到，GL261細(xì)胞與Cy5.5/sHDL@Pt孵育時(shí)，隨孵育時(shí)間延長(zhǎng)，細(xì)胞內(nèi)熒光強(qiáng)度增加（圖2B），孵育7小時(shí)的細(xì)胞熒光強(qiáng)度比1小時(shí)增加了2.6倍（圖2C、D）。電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）檢測(cè)顯示，GL261細(xì)胞內(nèi)sHDL@Pt含量隨孵育時(shí)間延長(zhǎng)而增加（圖2E），且sHDL@Pt的攝取量比順鉑高約一個(gè)數(shù)量級(jí)。ICP-MS實(shí)驗(yàn)還表明，sHDL@Pt在GL261細(xì)胞的細(xì)胞核和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中均有富集，而順鉑主要富集在細(xì)胞核中，分別有3.8%的順鉑和8.1%的sHDL@Pt富集在線粒體中（圖2F、G）。這表明sHDL@Pt能夠進(jìn)入癌細(xì)胞并主要定位于細(xì)胞核和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。

圖2 sHDL@Pt的細(xì)胞攝取及在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的積累。（a）sHDL@Pt處理癌細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)示意圖；（b）GL261細(xì)胞與Cy5.5/sHDL@Pt共孵育1、4、7小時(shí)后的代表性共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM）圖像，細(xì)胞核用DAPI染色（藍(lán)色），細(xì)胞骨架用肌動(dòng)蛋白染色（綠色），Cy5.5為紅色，圖中為三張圖像的疊加（實(shí)驗(yàn)獨(dú)立重復(fù)3次，結(jié)果相似），比例尺為10 μm；（c）用流式細(xì)胞術(shù)（FCM）評(píng)估GL261細(xì)胞攝取Cy5.5/sHDL@Pt在1、4、7小時(shí)后的結(jié)果（n = 3）；（d）（c）中熒光強(qiáng)度的定量結(jié)果；（e）GL261細(xì)胞分別用20 μM Pt的順鉑和sHDL@Pt處理0.5、1、3小時(shí)后細(xì)胞內(nèi)Pt含量（n = 3）；（f）用ICP-MS檢測(cè)GL261細(xì)胞與2 μM的順鉑和sHDL@Pt共孵育2小時(shí)后Pt在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞核和線粒體中的分布（n = 4）；（g）Pt在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞核和線粒體中的分布比例。數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，（d）用單因素方差分析（ANOVA）結(jié)合Bonferroni多重比較后檢驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，（e）和（f）用雙因素方差分析結(jié)合Bonferroni多重比較后檢驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，****p < 0.0001

（2）sHDL@Pt有效誘導(dǎo)癌細(xì)胞死亡

MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，sHDL@Pt對(duì)GL261、MDA-MB-231、Ishikawa和4T1等多種癌細(xì)胞系的細(xì)胞毒性高于順鉑（圖3A）。sHDL@Pt的IC50值分別為GL261的1.3 ± 0.1 μM、MDA-MB-231的2.8 ± 0.5 μM、Ishikawa的2.0 ± 0.6 μM和4T1的0.8 ± 0.07 μM（圖3B）。MDA-MB-231細(xì)胞系中順鉑與sHDL@Pt的IC50比值為22，顯示sHDL@Pt對(duì)三陰性乳腺癌的抗腫瘤活性顯著高于順鉑。sHDL@Pt誘導(dǎo)的凋亡率是順鉑的4.3倍（圖3C、D）。3D細(xì)胞球體的活/死染色結(jié)果顯示，順鉑處理的細(xì)胞在3D細(xì)胞球體外圍顯示強(qiáng)綠色熒光（活細(xì)胞標(biāo)志）和弱紅色熒光（死細(xì)胞標(biāo)志），而sHDL@Pt處理的細(xì)胞在3D細(xì)胞球體內(nèi)部顯示強(qiáng)紅色熒光和極少量綠色熒光，表明sHDL@Pt的細(xì)胞毒性更高且能穿透3D腫瘤細(xì)胞結(jié)構(gòu)（圖3E）?？寺⌒纬蓪?shí)驗(yàn)顯示，sHDL@Pt處理的GL261細(xì)胞克隆數(shù)量顯著減少，而順鉑處理的細(xì)胞克隆數(shù)量較多（圖3F）。這些結(jié)果表明sHDL@Pt能顯著抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)（圖3G）。

圖3 sHDL@Pt有效誘導(dǎo)癌細(xì)胞死亡。（a）藥物劑量反應(yīng)曲線（n = 3）：GL261、MDA-MB-231、ISK和4T1細(xì)胞分別用順鉑和sHDL@Pt處理；（b）順鉑和sHDL@Pt在GL261、MDA-MB-231、ISK和4T1癌細(xì)胞中的IC50值；（c）GL261細(xì)胞用順鉑和sHDL@Pt（5 μM，24 h）處理后的凋亡檢測(cè)（n = 3）；（d）GL261細(xì)胞用順鉑和sHDL@Pt（5 μM，24 h）處理后的凋亡比例統(tǒng)計(jì)（n = 3）；（e）3D細(xì)胞球體用順鉑和sHDL@Pt（10 μM，24 h）處理后的代表性CLSM圖像（實(shí)驗(yàn)獨(dú)立重復(fù)3次，結(jié)果相似）；（f）sHDL@Pt（0.2 μM）有效抑制GL261細(xì)胞的克隆形成能力，結(jié)晶紫染色顯示克隆形成能力（實(shí)驗(yàn)獨(dú)立重復(fù)3次，結(jié)果相似）；（g）sHDL@Pt誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡的示意圖。數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，（d）用單因素方差分析（ANOVA）結(jié)合Bonferroni多重比較后檢驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，****p < 0.0001

圖4 sHDL@Pt激活cGAS-STING通路。（a）4T1細(xì)胞用順鉑和sHDL@Pt（2 μM，24 h）處理后γ-H2AX的代表性CLSM圖像；（b）~（d）分別為對(duì)照組、順鉑組和sHDL@Pt組沿（a）中白虛線的熒光共定位分析；（e）用流式細(xì)胞術(shù)（FCM）分析4T1細(xì)胞用順鉑和sHDL@Pt（2 μM，24 h）處理后γ-H2AX的表達(dá)水平；（f）（e）中γ-H2AX表達(dá)水平的定量分析；（g）4T1細(xì)胞用順鉑和sHDL@Pt（1 μM，24 h）處理后P-TBK1、P-IRF3和P-STING表達(dá)的Western blot分析。實(shí)驗(yàn)獨(dú)立重復(fù)3次，結(jié)果相似。數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，（f）用單因素方差分析（ANOVA）結(jié)合Bonferroni多重比較后檢驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，****p < 0.0001

（4）MDA-MB-231細(xì)胞用順鉑和sHDL@Pt處理后的轉(zhuǎn)錄組分析

RNA測(cè)序分析顯示，MDA-MB-231細(xì)胞經(jīng)PBS、順鉑和sHDL@Pt處理后共鑒定出11394個(gè)基因，PCA和維恩圖顯示各組間轉(zhuǎn)錄組存在顯著差異（圖5A、B）。與對(duì)照組相比，sHDL@Pt處理組有10133個(gè)差異表達(dá)基因，其中4960個(gè)上調(diào)，5173個(gè)下調(diào)（圖5C）。與順鉑處理組相比，sHDL@Pt處理組有6789個(gè)差異表達(dá)基因，其中3390個(gè)上調(diào)，3399個(gè)下調(diào)（圖5D）。GO富集分析顯示，sHDL@Pt處理的MDA-MB-231細(xì)胞中，與細(xì)胞對(duì)DNA損傷應(yīng)答、DNA修復(fù)、DNA復(fù)制、DNA重組及同源重組修復(fù)雙鏈斷裂相關(guān)的基因表達(dá)受影響（圖5E）。KEGG和GSEA分析表明，sHDL@Pt顯著影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)處理、DNA復(fù)制、同源重組、錯(cuò)配修復(fù)及FoxO信號(hào)通路、PD-L1表達(dá)和PD-1檢查點(diǎn)通路等免疫和炎癥相關(guān)信號(hào)通路（圖5F、G；圖S9，支持信息）。與對(duì)照組相比，sHDL@Pt處理組中與cGAS-STING通路直接相關(guān)的基因（TBK1、CGAS、IRF3和H2AX）表達(dá)上調(diào)（圖5H）。這些結(jié)果表明，sHDL@Pt通過誘導(dǎo)DNA損傷、改變蛋白磷酸化和調(diào)節(jié)通路相關(guān)基因的表達(dá)來調(diào)控cGAS-STING通路，可能增強(qiáng)免疫刺激因子的表達(dá)和釋放，重塑免疫抑制微環(huán)境（圖5I）。

圖5 MDA-MB-231細(xì)胞用順鉑和sHDL@Pt處理后的轉(zhuǎn)錄組分析。（a）MDA-MB-231細(xì)胞用對(duì)照、順鉑和sHDL@Pt處理后的基因表達(dá)主成分分析（PCA）得分圖；（b）鑒定的差異表達(dá)基因的維恩圖；（c）~（d）分別為MDA-MB-231細(xì)胞用sHDL@Pt與對(duì)照組、sHDL@Pt與順鉑組處理后的火山圖；（e）MDA-MB-231細(xì)胞用sHDL@Pt與對(duì)照組處理后的基因本體（GO）生物過程分類；（f）MDA-MB-231細(xì)胞用sHDL@Pt與對(duì)照組處理后的京都基因與基因組百科全書（KEGG）富集分析；（g）基因集富集分析（GSEA）顯示MDA-MB-231細(xì)胞用sHDL@Pt與對(duì)照組處理后同源重組通路的正富集（數(shù)據(jù)用GSEA軟件包分析，未作修改）；（h）MDA-MB-231細(xì)胞用sHDL@Pt與對(duì)照組處理后的基因表達(dá)熱圖；（i）MDA-MB-231細(xì)胞用sHDL@Pt處理后的潛在機(jī)制圖。n = 3實(shí)驗(yàn)重復(fù)

（5）通過多模態(tài)成像評(píng)估sHDL@Pt在體內(nèi)靶向腫瘤區(qū)域的能力

99mTc/sHDL@Pt通過DSPE-PEG2000-DTPA制備并用Na99mTcO4標(biāo)記（圖6A），其在小鼠體內(nèi)的α相半衰期為0.72 ± 0.23 h，比Na99mTcO4長(zhǎng)。SPECT成像顯示99mTc/sHDL@Pt靜脈注射后能快速在腫瘤部位積累，并在給藥后4小時(shí)達(dá)到最高放射性信號(hào)（圖6B），顯示出更強(qiáng)的腫瘤靶向能力和更長(zhǎng)的保留時(shí)間。ICG/sHDL@Pt通過FDA批準(zhǔn)的NIR-II熒光染料ICG標(biāo)記（圖6C），其在小鼠體內(nèi)的循環(huán)半衰期在α相為0.43 ± 0.08小時(shí)，β相為5.06 ± 4.40小時(shí)。NIR-II熒光成像顯示ICG/sHDL@Pt靜脈注射后能快速在腫瘤部位積累，在給藥后4小時(shí)達(dá)到最高熒光強(qiáng)度，且在腫瘤部位的保留時(shí)間超過96小時(shí)（圖6D，圖6E）。給藥96小時(shí)后，收集小鼠的心臟、肝臟、脾臟、肺、腎臟和腫瘤進(jìn)行成像（圖6F），結(jié)果顯示腫瘤部位的熒光信號(hào)分別是心臟、肝臟、脾臟、肺和腎臟的28.4、3.9、18.0、9.3和4.0倍（圖6G）。ICG/sHDL@Pt被靜脈注射到膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）小鼠模型中，72小時(shí)后收集大腦和主要器官進(jìn)行NIR-II熒光成像（圖6H）。結(jié)果顯示ICG/sHDL@Pt能快速穿過血腦屏障并到達(dá)腦腫瘤部位，且在腫瘤部位的保留時(shí)間超過96小時(shí)。給藥96小時(shí)后，收集小鼠的心肝脾肺腎和大腦進(jìn)行成像，結(jié)果顯示熒光信號(hào)主要富集在腦腫瘤部位，其他腦區(qū)熒光較少，腫瘤部位的熒光信號(hào)分別是心臟、脾臟、肺和腎臟的6.3、3.6、3.9和1.5倍。這些結(jié)果表明sHDL@Pt能有效靶向并積累于惡性腦腫瘤。

（6）sHDL@Pt在多種癌癥模型中抑制腫瘤生長(zhǎng)

在TNBC模型中，4T1腫瘤小鼠用順鉑和sHDL@Pt（Pt劑量1.0 mg/kg）處理，PBS作對(duì)照（圖7A）。順鉑組TGI為57%，sHDL@Pt組TGI達(dá)76%，且sHDL@Pt組小鼠全部存活，而對(duì)照組和順鉑組小鼠均在36天內(nèi)死亡（圖7B、C）。在免疫“冷”TNBC模型中，評(píng)估了aPD-1及其與sHDL@Pt聯(lián)合（sHDL@Pt + aPD-1）的抗腫瘤效果（圖7D）。aPD-1的TGI為57%，而sHDL@Pt + aPD-1的TGI達(dá)88%（圖7E），且其處理的小鼠中位生存期為42天，比單獨(dú)aPD-1處理的小鼠（36天）更長(zhǎng)（圖7F）。第26天測(cè)量腫瘤中免疫細(xì)胞反應(yīng)，sHDL@Pt + aPD-1處理的小鼠中成熟DCs（CD11c+ CD80+ CD86+）比例約48%，顯著高于對(duì)照組（約28%）和單獨(dú)aPD-1處理的小鼠（約38%）；CD8+ T細(xì)胞數(shù)量分別是對(duì)照組和單獨(dú)aPD-1處理小鼠的1.8倍和1.2倍；Foxp3水平顯著低于對(duì)照組或單獨(dú)aPD-1處理的小鼠；MDSCs頻率最低（圖7G），表明sHDL@Pt + aPD-1能刺激系統(tǒng)性免疫反應(yīng)，有效抑制腫瘤生長(zhǎng)。在GL261-luc腫瘤小鼠模型中，sHDL@Pt能有效抑制腫瘤生長(zhǎng)（圖7H–J）。H&E染色顯示，對(duì)照組小鼠大腦中腫瘤細(xì)胞顯著浸潤(rùn)，而sHDL@Pt處理組小鼠大腦中僅檢測(cè)到少量腫瘤細(xì)胞，且腫瘤組織中細(xì)胞損傷嚴(yán)重（圖7K）。GL261-luc腫瘤小鼠模型的長(zhǎng)期生存評(píng)估顯示，對(duì)照組小鼠中位生存時(shí)間為40天，sHDL@Pt處理組小鼠中位生存時(shí)間顯著延長(zhǎng)至60天（圖7L）。

圖7 sHDL@Pt在多種癌癥模型中抑制腫瘤生長(zhǎng)。（a）三陰性乳腺癌（TNBC）治療時(shí)間表示意圖；（b）TNBC腫瘤生長(zhǎng)抑制曲線比較；（c）TNBC用對(duì)照、順鉑和sHDL@Pt處理后的生存曲線（n = 5）；（d）sHDL@Pt與抗PD-1（aPD-1）療法在TNBC小鼠模型中協(xié)同作用示意圖；（e）TNBC用sHDL@Pt和aPD-1協(xié)同治療后的腫瘤生長(zhǎng)抑制曲線比較；（f）TNBC用sHDL@Pt和aPD-1協(xié)同治療后的生存曲線；（g）腫瘤組織中CD45+ T細(xì)胞中Gr-1+ CD11b+細(xì)胞的百分比（n = 5）；（h）膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）治療時(shí)間表示意圖；（i）原位GBM模型用順鉑和sHDL@Pt處理后的體內(nèi)生物發(fā)光成像（n = 5）；（j）通過分析生物發(fā)光信號(hào)的歸一化強(qiáng)度評(píng)估的平均腫瘤生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)（n = 5）；（k）用順鉑和sHDL@Pt處理后的全腦切片的代表性H&E染色；（l）GBM用對(duì)照、順鉑和sHDL@Pt處理后的生存曲線（n = 5）。數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，（g）用單因素方差分析（ANOVA）結(jié)合Bonferroni多重比較后檢驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，（b、e、j）用雙因素方差分析結(jié)合Bonferroni多重比較后檢驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，（c、f、l）用對(duì)數(shù)秩Mantel-Cox檢驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，****p < 0.0001