尽管付出了巨大的努力，癌症仍然是最致命的疾病之一，因为癌症转移是癌症患者高死亡率的主要原因。癌症免疫治疗可诱导患者的免疫反应，有可能成为未来转移性肿瘤的治疗方式。近年来，随着人们对肿瘤与免疫系统相互作用认识的不断深入，肿瘤免疫治疗受到了广泛的关注。在肿瘤免疫治疗中，免疫检查点阻断疗法通过抗体阻断负性免疫调节途径，为肿瘤治疗取得了一定程度的临床成功。尽管如此，由于免疫系统激活不足，免疫检查点疗法仅使一小部分患者受益。因此，将原发性和转移性肿瘤的多种治疗方法与免疫检查点治疗结合起来，以增强免疫应答，如冷冻消融、放疗、化疗、光热疗法和光动力疗法等。然而，放射治疗和化疗在临床上对病人有严重的副作用。此外，广泛探索的光热疗法（PTT）采用近红外光治疗肿瘤，而光动力疗法（PDT）采用紫外/可见光治疗肿瘤，由于光穿透的限制，很难用于治疗深层肿瘤。因此，寻找一种有效、安全地诱导和促进肿瘤免疫应答的方法至关重要。
近日，中国科学院上海硅酸盐研究所的施剑林院士和胡萍副研究员、同济大学吴庆生教授等研究人员，开发了一种联合的磁热疗法(MHT)和检查点阻断免疫疗法，用于原发肿瘤消融和模拟转移肿瘤抑制。研究人员合成了单分散、高性能的超顺磁性CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子，并将其用于MHT诱导的原发性肿瘤的有效热消融。同时，产生了许多与肿瘤相关的抗原，以促进树突状细胞（DC）和细胞毒性T细胞的成熟和活化，以有效免疫治疗荷瘤小鼠模型中的远距离模拟转移性肿瘤。该研究成果以题为“Combined Magnetic Hyperthermia and Immune Therapy for Primary and Metastatic Tumor Treatments”的论文发表在国际期刊ACS Nano上（见文后原文链接）。
【图文解析】
图1.MNP-DMSA示意图及肿瘤治疗机制图
(a) CoFe2O4@MnFe2O4纳米颗粒和合成MNP-DMSA的示意图；(b) 转移性肿瘤的抗肿瘤免疫反应机制,由MHT结合α-PD-L1诱导治疗。
解析：采用热分解法制备了CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子，并用2，3-二巯基琥珀酸(DMSA)对其进行了改性。(1a)。在BALB/c小鼠双侧4T1肿瘤模型中，研究人员使用CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子与α-PD-L1治疗相结合，达到了对原发肿瘤的完全消融和显著的抗肿瘤作用。如图1b所示，异常抗肿瘤作用的潜在机制和过程如下所示。(1) 原发性肿瘤磁热消融可产生肿瘤相关抗原。(2) DC识别和摄取肿瘤相关抗原，促进DC成熟和活化。(3) 成熟DC向肿瘤引流淋巴结迁移，向幼稚T细胞递呈抗原。(4) T细胞(主要是细胞毒T细胞)浸润到远处肿瘤，清除癌细胞。(5) α-PD-L1治疗有效地阻止了肿瘤免疫对T细胞的抑制，从而显著增加了肿瘤周围和远处的T细胞(主要是细胞毒T细胞)的数量。(6) 细胞毒性T细胞促进血清中细胞因子的分泌，完成肿瘤免疫治疗。所有这些免疫反应都能有效地抑制转移瘤的生长。
图2. CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子的合成与表征
(a,b) CoFe2O4@MnFe2O4纳米颗粒的低分辨率和高分辨率TEM图像; (c) CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子的SAED谱图; (d) CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子的XRD图谱; (e)300 K下CoFe2O4@MnFe2O4纳米颗粒的场依赖性磁化滞回曲线; (f) 油酸包覆CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子（MNP-OA）和2,3-二巯基丁二酸修饰CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子（MNP-DMSA）的FT-IR光谱; (g) MNP-OA在甲苯中分散，MNP-DMSA在水和PBS中分散的照片; (h)不同浓度CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子在AMF（1.7 mT）作用下的磁加热效应温度-时间曲线; (i) AMF（1.7 mT）下CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子在水相中的典型实时红外热成像。
解析：研究人员制备了尺寸分布均匀、饱和磁化强度高的超顺磁性CoFe2O4@MnFe2O4纳米颗粒，由于交换耦合磁性，在AMF作用下表现出优异的磁热疗（MHT）性能。得到的DMSA- CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子在室温下表现出优异的超顺磁性，并且可以稳定地分散在水溶液中，这对生物医学的应用是至关重要的。重要的是，CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子具有较高的饱和磁化强度和优异的磁热性能。体外磁热治疗能有效杀灭癌细胞，获得的癌细胞碎片能促进树突状细胞(DC)的成熟和活化。
图3. CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子的体外磁热治疗
(a) 4T1细胞在不同浓度的CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒 (0，200，400，600和800 μg/mL) 中孵育8 h，然后在AMF (1.7 mT)下处理300s后的相对细胞存活率; (b) 用500 μg/mL的CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒孵育4T1细胞8 h后，采用不同的磁热疗方法进行流式细胞仪凋亡检测和 (c) CLSM图像分析。
解析：CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子在体内应用的一个关键考虑因素是其生物相容性。在此，研究人员研究了CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子与两种癌细胞(包括4T1细胞(小鼠乳腺癌细胞)、U87细胞(人脑星形细胞瘤细胞)和正常细胞HUVECs(人脐静脉内皮细胞))的生物相容性。采用典型细胞计数试剂盒8(CCK-8)方法评价CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子的体外细胞毒性。4T1细胞与不同浓度的CoFe2O4@MnFe2O4纳米颗粒孵育后，在AMF(1.7 mT)下连续磁热处理
300 s后，4T1细胞的相对存活率呈现明显的浓度依赖性下降。磁场热疗对细胞的杀伤作用也与磁场作用时间有关。图4.磁热疗法对树突状细胞体外免疫刺激作用的研究
(a) 展示实验设计的方案。(b，c) CD11c+门控树突状细胞CD80、CD86表达的FACS图(b)和定量(c)。
解析：将两种细胞共培养12h(图4a)。然后用CD11c、CD80和CD86进行抗体染色，流式细胞仪分析DC的成熟情况。研究人员发现MHT后的4T1细胞片段可以极大地提高成熟DC(CD80+CD86+DC)的比例(图4b和图4c)。数据表明，磁热疗能够在体外激活DC。
图5. MHT联合α-PD-L1治疗对体内免疫治疗的促进作用
(a) 以CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子为基础的MHT和α-PD-L1联合治疗抑制远处肿瘤生长的示意图。(b) 不同治疗组的肿瘤生长曲线如图所示（n=6）。(c) 4T1荷瘤小鼠经各种治疗后第15天的代表性数码照片。(d,e) 4T1荷瘤小鼠经不同治疗后的生存曲线（d）和时间依赖性体重曲线（e）。
解析：采用BALB/c小鼠双侧4T1肿瘤模型，观察MHT与α-PD-L1联合治疗的抗肿瘤作用。图5b为各组的生长曲线，图5c为各组左侧肿瘤的代表性数码照片。1、2、3组左侧肿瘤的生长行为基本相同。以CoFe2O4@MnFe2O4纳米粒子为基础的原发性肿瘤MHT诱导的免疫应答很难延缓远处肿瘤的生长。重要的是，4组小鼠的远处肿瘤生长明显受到抑制，这表明MHT与α-PD-L1抗体联合应用可显著促进小鼠的免疫应答。在大约60天内，第4组中只有1只小鼠死亡，而其他3组中的所有小鼠均死亡（图5d），这证实了MHT和α-PD-L1联合治疗的显著抗癌作用。
图6. MHT联合α-PD-L1治疗的机理研究
解析：原发性肿瘤的MHT不仅能完全消融原发性肿瘤，而且能产生多种肿瘤相关抗原，导致DCs的成熟和活化。然后，成熟的树突状细胞向未分化的T细胞表达抗原，使其成为肿瘤特异性T细胞。此外，α-PD-L1治疗能有效缓解T细胞的免疫抑制，使大量T细胞（主要是细胞毒性T细胞）浸润到远处肿瘤并杀死癌细胞。同时，细胞毒性T细胞促进血清中细胞因子的分泌，以辅助肿瘤免疫治疗。因此，可以有效地抑制模拟转移瘤的生长。
【未来工作展望】
与外科手术相比，MHT诱导的免疫治疗在转移性肿瘤的治疗中具有广阔的临床应用前景，其原因是肿瘤相关抗原的大量生成触发了全身免疫应答。因此，MHT和α-PD-L1联合治疗可以成为临床上极具潜力的肿瘤治疗策略。
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b08550
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