引言

目前，癌癥仍然是全球第二大死亡原因，其中擴散到遠端器官的癌癥占到了癌癥相關死亡人數的90%以上。盡管腫瘤免疫治療在延長患者生存期方面展現出巨大的潛力，然而不幸的是，目前依然缺乏有效的轉移治療，因為難以選擇性地靶向這些分布在各種器官上的小的、非定域的腫瘤。

納米技術在改善轉移癌患者的免疫治療效果方面具有巨大的前景。與傳統的癌癥免疫療法不同，合理設計的納米材料可以觸發特定的殺瘤效應，從而改善免疫細胞對骨、肺和淋巴結等主要轉移部位的接觸，優化抗原呈遞，并誘導持久的免疫反應。具體來說，它可以直接逆轉原發腫瘤的免疫狀態，利用外周免疫細胞的潛能，防止轉移前生態位的形成，并通過術后免疫治療抑制腫瘤復發。

此外，與低分子量免疫調節劑相比，納米級免疫調節劑具有可控的藥代動力學行為，由于其獨特的尺寸效應和多個功能域的存在而產生的共載能力，因此具有通過協同效應增強免疫激活的潛力，這可能會克服實體腫瘤有效免疫治療的障礙。納米技術在腫瘤免疫治療中具有廣泛的應用潛力，尤其是難治性和復發性癌癥。

一、逆轉原發腫瘤的免疫狀態

腫瘤的發生是一個過程，是由于一系列癌癥逃逸機制引起的宿主免疫監視缺陷所致。在原發性實體瘤中，由于腫瘤微環境的免疫抑制狀態，癌細胞新抗原的免疫原性太弱，無法有效刺激免疫反應。納米材料為克服這一治療效果障礙提供了新途徑。

改變免疫抑制的腫瘤微環境

腫瘤微環境的特征在決定癌癥免疫治療成功與否方面起著重要作用。在腫瘤免疫抑制性的微環境中，多種免疫和非免疫細胞類型引起長期炎癥和局部免疫抑制，使惡性細胞不被宿主免疫系統檢測和消除。為了打破這種局面，納米免疫調節劑被設計成直接靶向免疫抑制微環境，從而在原位重新激活免疫系統并抑制腫瘤生長。

巨噬細胞是腫瘤微環境中最豐富的免疫細胞群之一，TAM主要是M2表型，因此，使TAMs從M2型復極為M1型已成為免疫治療策略之一。最近，Chen和他的同事構建了一種可編程的細胞囊泡，以對抗術后腫瘤復發和轉移。雜合細胞膜納米囊泡（HNV）可與血管腔內的循環腫瘤細胞（CTC）相互作用，并在切除部位聚集，阻斷CD47-SIRPα相互作用，使TAM從M2復極至M1，從而殺死癌細胞。這些納米囊泡還可以通過抗原呈遞提高T細胞對惡性細胞的殺傷能力，通過減少局部復發和術后遠端擴散，顯著提高惡性黑色素瘤模型小鼠的存活率。

除TAM外，MDSC也參與產生免疫抑制微環境。Shuai及其同事設計了一種納米調節器，含有MnO2顆粒和PI3Kγ抑制劑IPI549，以減輕缺氧，同時下調免疫抑制PD-L1分子的表達水平。同時，納米調節劑可以激活MDSCs以加速TAM向M1表型的極化，并重新激活細胞毒性T細胞以阻止腫瘤細胞的增殖。

除了影響TAMs和MDSCs外，NK細胞活化是另一種緩解免疫抑制微環境的策略。使用多種細胞因子的納米輔助免疫治療，如IL-2和IL-12，已探索通過激活NK細胞來防止進展和轉移。Irvine及其同事開發了一種在聚乙二醇化脂質體表面具有激動性抗CD137和IL-2的聯合治療系統。通過這種基于脂質體的治療，免疫刺激物可在腫瘤中快速積聚，從而誘導NK細胞和T細胞的有效激活，進而抑制小鼠原發腫瘤部位和肺轉移病灶的腫瘤進展。通過細胞因子輔助NK細胞激活的納米材料的類似方法已被廣泛開發用于治療轉移性癌癥。除了直接激活NK細胞外，還可以設計納米顆粒來改善NK細胞在腫瘤部位的積聚，從而提高治療效果。

總的來說，通過減輕腫瘤相關免疫細胞的免疫抑制作用，重塑腫瘤微環境的免疫狀態為局部區域性腫瘤免疫治療提供了可行的途徑。更重要的是，這一策略具有通過系統性抗癌免疫反應預防遠處腫瘤轉移和復發的巨大潛力。

通過ICD激活免疫細胞

近年來，研究表明，傳統的局部治療方法，包括局部熱療、放療或化療，不僅會破壞原發性腫瘤細胞，還會誘導腫瘤免疫原性細胞死亡（ICD）。然而，ICD刺激的免疫反應通常不足以引起針對轉移的全身效應或防止腫瘤復發。因此，納米材料被設計用于增強對傳統癌癥療法的免疫反應。

局部區域熱處理是誘導ICD最常用的方法。在一項研究中，Wang及其同事采用系統給藥、紅細胞膜包裹的2D聚吡咯納米片作為NIR-II光熱傳感器，從而產生協同光熱和免疫反應，有利于預防轉移和延長小鼠生存期。

除了光熱療法外，磁熱療法是誘導ICD的另一種可行方法。Liang及其同事設計了一種新型的具有渦流域的鐵磁性氧化鐵納米環，該納米環能夠介導溫和的磁熱療，導致4T1乳腺腫瘤細胞中鈣網蛋白的表達，并促進免疫細胞吞噬腫瘤細胞。

除了局部熱療外，納米輔助放射治療是另一種治療策略，可引起腫瘤ICD并可能抑制遠端轉移。事實上，在一些臨床病例中已經觀察到了放射治療的遠隔效應，更正式的說法是輻射誘導的旁觀者效應（RIBE），這是由對死亡腫瘤細胞的免疫反應觸發的。通過納米輔助免疫治療的結合，RIBE可以顯著擴增。例如，Liu和同事通過131I-Cat、天然多糖海藻酸鹽和合成胞嘧啶磷酸鳥苷（CpG）的組合開發了一種新的放射性同位素療法。腫瘤內注射后，由于內源性Ca2+的存在，多糖迅速形成水凝膠，將131I-Cat固定在腫瘤部位，從而能夠通過低劑量放療完全消除原發腫瘤。重要的是，在免疫刺激性寡核苷酸CpG的幫助下，原發性腫瘤局部放療后腫瘤相關抗原（TAAs）的產生有效地觸發了全身抗腫瘤免疫反應，與檢查點阻斷療法相結合，成功地防止了轉移和復發。

這些研究有助于說明腫瘤ICD與納米輔助免疫治療相結合在預防腫瘤生長和轉移方面的巨大潛力。聯合治療為納米材料輔助免疫治療的臨床應用提供了巨大的機會。

二、針對免疫細胞的應用

免疫細胞位于外周免疫器官中，包括淋巴結、脾臟、皮膚和血管系統。它們在外來抗原刺激下產生免疫反應中發揮重要作用。納米技術可以通過多種方式應用于免疫細胞。

針對樹突狀細胞的癌癥疫苗

基于樹突狀細胞的癌癥疫苗在腫瘤預防和治療方面具有巨大潛力，已被證明能有效抑制腫瘤轉移和復發。然而，基于DC的免疫治療仍然受到免疫反應不足的限制，這使得很難完全根除已建立的實體瘤。

由于納米技術的最新進展，諸如脂質體、聚合物納米顆粒和無機納米顆粒等結構能夠裝載不同的組分，包括小分子、肽、核酸和細胞膜。這使得抗原和佐劑能夠在納米疫苗中共同裝載，從而確保這些活性成分同時輸送到相同的APC。此外，納米疫苗還可以防止抗原和佐劑等成分迅速擴散到血液循環中，并促進其在引流淋巴結中的有效積累。因此，基于納米顆粒的疫苗可能是增強免疫反應和預防腫瘤轉移的有價值的工具。

Zhou等人通過用磷脂膜包覆PLGA納米粒構建了佐劑/抗原共遞送納米平臺。這種納米疫苗可以有效地在淋巴結中積聚，并引發抗原特異性T細胞反應，從而抑制B16-OVA黑色素瘤細胞的轉移，轉移結節數量大幅減少。在另一個例子中，通過封裝新型TLR7/8雙特異性激動劑522NP，開發了基于PLGA納米粒的抗轉移納米疫苗。靜脈注射后，522NPs進入引流淋巴結并激活DC，從而顯著增強隨后的CTL反應。OVA+522NP免疫的小鼠肺轉移結節比對照組減少約75%。

人工模擬免疫細胞

基于微材料和納米材料的人工APC（aAPC）旨在通過模擬天然APC向T細胞呈遞抗原信號并激活它們以抑制腫瘤。為了實現抗原呈遞效應，aAPC表面應包括兩部分：MHC肽復合物以及可與共刺激受體結合并激活T細胞的共刺激分子。與天然樹突狀細胞相比，aAPC具有相對明確的組成和可控的生物學行為。此外，aAPCs可用于大規模生產，從而可獲得現成的疫苗。

Lu等人開發了一種aAPC疫苗，其中微型乳膠珠裝配H-2Kb-Ig/pTRP2二聚體復合物、抗CD28抗體、4-1BB配體和CD83分子。在B16黑色素瘤小鼠動物模型中，靜脈注射H-2Kb-Ig/pTRP2 aAPCs可以刺激黑色素瘤特異性CTL。結果表明，H-2Kb-Ig/pTRP2 aAPC治療后肺轉移顯著減少，治療后肺內僅出現約36個轉移結節，而對照組小鼠出現約330個肺轉移結節。

此外，APC模擬物并不是使用納米材料探索的唯一免疫細胞。中性粒細胞或Treg在對腫瘤的先天免疫反應中也起著關鍵作用，納米材料已被用于模擬它們以抑制腫瘤生長。可以預期，在未來的研究中將開發出能夠模擬更多其他類型腫瘤相關免疫細胞的新型仿生納米材料。

過繼T細胞療法

過繼性T細胞療法是治療癌癥的主要方法之一。利用納米技術可以有效地設計淋巴細胞以表達T細胞受體或嵌合抗原受體，進一步擴大了ACT在癌癥治療中的成功應用。

例如，Irvine及其同事證明，用細胞因子或載藥納米顆粒修飾T細胞表面可以顯著提高ACT的療效。他們還使用納米凝膠將蛋白質藥物裝載到T細胞上。這一策略顯著地增加了腫瘤中存在的T細胞數量，從而提高了ACT治療的安全性。

除了T細胞外，血小板也被用于ACT。由于其固有特性，它們可以自發地積聚在傷口區域。受這種能力的啟發，Gu及其同事將抗PD-L1結合在血小板表面，這些過繼血小板可以成功地靶向腫瘤切除后的手術傷口，并在原位血小板活化后通過血小板衍生微粒釋放抗PD-L1。這一策略被證明能夠成功地清除殘留的腫瘤細胞，并防止癌癥復發。

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三、干擾轉移前生態位的形成

原發性腫瘤需要改變遠處器官的微環境，為CTC創造有利條件，稱為轉移前生態位（PMN）。在這種現象中，原發性腫瘤細胞首先在潛在轉移部位分泌可溶性成分，如外泌體（EV），并通過將小核酸片段轉移到正常細胞來調節該區域的微環境。原發性腫瘤源性炎癥因子可同時招募抑制性免疫細胞，包括MDSCs、TAM或Treg，它們進一步分泌趨化因子和細胞因子以支持PMN的形成。因此，干擾PMN的形成是防止腫瘤細胞定植的機會。

重塑PMN的分子組成

PMN可以通過改變組織的血管狀態來支持CTC的外滲、錨定、存活、增殖和免疫逃避。此外，PMN還表現出炎癥和基質重編程，這也是CTC定植和存活的關鍵過程。

為了防止這些過程，研究人員已經發現出可以重塑PMN成分以抑制轉移的分子。賴氨酰氧化酶是一種在腫瘤和PMN中過度表達的酶，通過重塑ECM幫助腫瘤細胞定植。除了小分子，針對PMN中分子成分的納米藥物制劑也開始出現。Jiang等人設計了二甲雙胍和二十二碳六烯酸混合微粒作為PMN的重塑劑，這些納米藥物減少了CTC和內皮細胞之間的粘附，逆轉了炎性分子的異常表達，包括PMN中的纖維連接蛋白、基質金屬蛋白酶-9（MMP-9）和S100A9，因此顯示出抑制轉移的作用。

抑制MDSC

在PMN的免疫抑制細胞中，MDSC在PMN的形成中起著關鍵作用，可抑制CD8+T細胞的活性。因此，抑制MDSC的募集是預防轉移的有效途徑。

納米技術已被應用于干預MDSC的早期募集。低分子肝素和生育酚琥珀酸鹽被用于自組裝成膠束納米顆粒（LT NPs）。前者通過競爭性結合抑制P-選擇素/PSGL-1介導的粒細胞源性抑制細胞（g-MDSCs）的外滲，后者通過競爭性結合抑制MMP-9在g-MDSCs中的表達。此外，PMN中MDSCs的缺失是另一種抑制轉移的方法。Ni等人報道，鉿DBP（5,15-二（對苯甲酸）卟啉），一種納米級金屬有機物，聯合αPD-L1在原位乳腺癌肺轉移模型中表現出出色的抗腫瘤活性和抗轉移作用。進一步研究表明，抗轉移作用來自肺中單核細胞MDSC（mMDSC）和粒細胞MDSC的減少，以及原發腫瘤中mMDSC的減少。

阻斷致癌EV

外泌體是原發性腫瘤細胞和基質細胞的重要信使，可重塑遠端器官的微環境。干擾EVs可以阻斷原發腫瘤傳遞的信號，可能有助于治療。

干擾外泌體的一個有希望的策略是直接消除循環中的外泌體。Xie等人創新性地提出通過納米顆粒的肝膽代謝途徑將外泌體拖入小腸。具體而言，他們設計了表皮生長因子受體靶向適配體，其偶聯帶正電的介孔二氧化硅納米顆粒上，以識別和結合血液中帶負電的外泌體。體內實驗表明，這些納米材料有效地增加了肝臟和小腸中外泌體的分布。

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四、應用于術后免疫治療
為了解決手術后的復發問題，各種納米免疫調節劑已經被開發出來用于手術切除后的免疫治療。Gu小組開發了一種納米制劑，可以噴灑到腫瘤切除腔中，噴灑后可原位形成免疫治療性纖維蛋白凝膠，并通過逐漸釋放抗CD47抗體阻斷CD47和SIRPα的相互作用，誘導巨噬細胞吞噬腫瘤細胞。這種納米制劑可以有效地抑制手術后局部和遠處的腫瘤復發。

納米材料輔助的術后免疫治療在防止生長在特殊部位的腫瘤長期復發方面具有更大的優勢，而在這些部位切除額外的組織是非常不可取的，例如腦腫瘤。Jiang和同事提出了一種可注射的自制寡肽水凝膠系統，該系統可促進膠質母細胞瘤手術切除后的腫瘤特異性免疫反應，有效防止小鼠腦腫瘤復發。該水凝膠充當CXCL10和腫瘤歸巢免疫納米調節劑（THINR）共遞送的藥物庫。在手術腔中給藥后，前體溶液形成水凝膠并隨時間釋放，其中包括米托蒽醌和靶向IDO的小干擾RNA（siIDO1）。米托蒽醌和siIDO1在內化后的酸性環境中分解釋放，并對腫瘤細胞產生免疫調節作用，從而激活循環T細胞并緩解Treg的免疫抑制。激活的T細胞隨后被CXCL10招募到大腦，以攻擊殘留的腫瘤細胞。

與全身給藥相比，納米材料的局部給藥有可能通過限制器官暴露而減少不良反應，同時提高受影響區域內的藥物濃度。由于腫瘤特異性免疫的激活和長期免疫記憶的形成，局部區域納米材料輔助術后免疫治療是預防腫瘤手術切除后復發的一種可行策略。

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結語納米免疫調節劑不僅能有效地消除原發性腫瘤，而且對遠端轉移具有良好的抑制作用，可預防復發。此外，納米材料可以用作多功能平臺，以補充各種免疫療法的不足。更多的免疫治療組合、人工免疫細胞和新納米材料的出現，它們將深刻影響治療難治性和轉移性癌癥的能力。

參考資料：

1.Nanotechnology-enhanced immunotherapy formetastatic cancer. Innovation (N Y). 2021 Nov 28; 2(4): 100174.

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