南洋理工大学赵彦利ACS Nano：MOF基纳米疫苗通过抑制巨噬细胞胞葬和促进癌细胞焦亡/铜死亡来缓解免疫抑制性肿瘤

由于免疫抑制肿瘤微环境及其产生有效免疫反应的能力有限，目前癌症疫苗面临挑战。为了解决上述局限性，南洋理工大学赵彦利教授和中科院长春应化所张洪杰院士、王樱蕙副研究员等人开发了3-（2-螺烷基）-4-甲氧基-4-（3-磷酰氧基）-苯基-1,2-二氧杂环丁烷（碱性磷酸酶底物）和XMD8-92（细胞外信号调节激酶5抑制剂）-共递送的铜四羟基苯醌（Cu-THBQ/AX）纳米金属-有机框架，以原位产生治疗性疫苗接种。一旦进行接种，Cu-THBQ/AX可产生光动力学效应，诱导焦亡、铜死亡和继发性坏死的同时，还可抑制巨噬细胞的胞葬作用，从而多方面联合有效地将肿瘤微环境从“冷”状态转换为“热”状态，使其成为有效的抗原库。这种转化成功地激活了抗肿瘤免疫反应，抑制了肿瘤的生长和转移。相关工作以“Metal–Organic Framework-Based Nanovaccine for Relieving Immunosuppressive Tumors via Hindering Efferocytosis of Macrophages and Promoting Pyroptosis and Cuproptosis of Cancer Cells”为题发表在ACS Nano。

【文章要点】

如图1所示，作者成功地设计了一种原位治疗疫苗，通过构建3-（2-螺烷氨基）-4-甲氧基-4-（3-磷酰氧基）-苯基-1,2-二氧杂环丁烷（AMPPD）和XMD8-92共递送的四羟基苯醌铜（Cu-THBQ/AX）金属-有机框架（MOF）来抑制免疫抑制的肿瘤。Cu-THBQ可分别通过半醌自由基催化和类Fenton反应催化O₂和H₂O₂生成^•O₂^–和•OH。此外，AMPPD还是碱性磷酸酶的化学发光底物，它可以对肿瘤细胞表面过表达的碱性磷酸酶（AP）产生强化学发光（CL），从而原位激活Cu-THBQ的I型光动力过程。

图1 Cu-THBQ/AX

因此，一旦进入早期内体，肿瘤细胞膜中过表达的碱性磷酸酶就会激活Cu THBQ/AX的原位I型光动力效应，产生^•O₂^–。结合半醌自由基催化和类Fenton反应催化产生的为^•O₂^–和•OH，早期内体中ROS的激增可通过激活磷脂酶C触发胱天蛋白酶-3介导的促炎性细胞焦亡。同时，Cu-THBQ/AX可影响铜转运ATP酶1（ATP7A）的功能，导致铜离子的积累，进而增加脂酰化蛋白二氢硫酰胺S-乙酰转移酶（DLAT）的低聚。•OH的产生也可以触发XMD8-92的释放，以有效抑制巨噬细胞的胞葬作用，从而将癌症细胞的免疫抑制性凋亡转化为促炎性继发性坏死（图2）。肿瘤中焦亡、铜死亡和继发性坏死的同时诱导成功地将“冷”肿瘤转变为“热”状态，诱导了长期的免疫记忆效应，并发挥了有效的抗肿瘤作用。

图2 纳米疫苗作用机制示意图

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c01518