电子科技大学刘贻尧教授团队AHM：工程化干细胞作为生物治疗平台用于靶向肿瘤光免疫治疗

间充质干细胞 (MSCs) 作为一种有吸引力的生物载体，能增强治疗剂在肿瘤部位的积累和分布以进行癌症治疗。来源于不同组织的MSCs，可以注入同种异体宿主而没有免疫排斥的风险，其固有的肿瘤趋向性有助于MSCs克服体内生物屏障，解决传统载体缺乏肿瘤靶向性的困境。MSCs 介导的治疗递送策略值得进一步研究、以推动基于 MSCs 的肿瘤治疗的应用。

近日，电子科技大学生命科学与技术学院的刘贻尧教授和杨红副教授等人在《Advanced HealthcareMaterials》上发表了题为 “Engineered Mesenchymal Stem Cells asa Biotherapy Platform for Targeted Photodynamic Immunotherapy of Breast Cancer ”的论文（DOI: 10.1002/adhm.202101375）。该论文报道了一种基于工程干细胞的生物治疗平台 (MB/IL12-MSCs)，该平台包含免疫基因质粒 IL12 和光敏剂亚甲蓝 (MB)，用于治疗药物的肿瘤归巢递送和增强光-免疫疗效。MB/IL12-MSCs生物治疗平台可以增强其肿瘤趋向、穿透和延长保留时间，以改善治疗剂的瘤内分布，从而促进光动力效应和增强免疫反应。重要的是，由 MB/IL12-MSCs 诱导的免疫激活建立了长期的全身免疫记忆，进一步抑制了肿瘤复发。

Scheme 1. 工程化间质干细胞（MB/IL12-MSCs）的制备及光免疫抗肿瘤治疗示意图

1）制备的纳米复合物MBPIL12呈均匀分散的球状核壳结构，具有超顺磁性，可有效负载免疫基因pIL12和光敏剂MB，此外，MBPIL12具有优异的稳定性和生物相容性。

图1. MBPIL12纳米复合物的表征。(A）M-MSN/PEI的元素图谱；（B）M-MSN/PEI的TEM图像；（C）MBPIL12的TEM图像；（D）M-MSN/PEI的XRD谱图；（E）M-MSN和M-MSN/PEI的FT-IR光谱图。(F)MB、M-MSN/PEI、M-MSN(MB)/PEI和MBPIL12的吸收光谱；(G) 不同浓度的M-MSN(MB)/PEI溶液照射后的SOSG荧光强度（660nm，0. 5W/cm2）；（H）基因吸收和保护的琼脂糖凝胶电泳检测；（I）室温下不同纳米复合物在水中的ζ电位。

2）纳米复合物MBPIL12可被MSCs有效摄入，工程化干细胞MB/IL12-MSCs保持良好的肿瘤趋向性，并使得MB/IL12-MSCs具备了光动力和免疫治疗性能。

图2. MBPIL12的细胞摄取和MB/IL12-MSC的功能特性。(A）MB/IL12-MSCs向肿瘤细胞迁移的光学显微镜图像；（B）MBPIL12在MSCs中的细胞摄取的共聚焦图像；（C）MSCs和MB/IL12-MSCs中ROS的产生；（D）不同纳米复合物处理后MSCs中IL12蛋白的Western印迹分析；（E）IL12相对表达水平的定量；（F）ELISA检测各组处理后MSCs上清中IL12的分泌水平。

3）活体抗肿瘤研究显示MB/IL12-MSCs组治疗效果最好，这得益于IL12的局部持续分泌和光敏剂MB的广泛肿瘤内分布。通过减少增殖和血管生成以及促进细胞凋亡实现了增强的协同抗肿瘤作用。

图3. MB/IL12-MSCs的体内协同抗肿瘤作用。(A) 荷瘤小鼠的治疗和免疫分析示意图；(B) 不同时间点不同治疗组的小鼠代表照片，以及治疗结束时不同组的肿瘤组织图像；(C) 各组小鼠的肿瘤生长曲线。(D）各组治疗后小鼠肿瘤质量；（E）各组治疗后小鼠的平均体重；（F）各组治疗后小鼠肿瘤切片的H&E、Ki67、TUNEL和CD31的组织学和免疫化学分析的代表图像。

4）肿瘤再次挑战研究显示MB/IL12-MSCs 触发的免疫反应的激活和增强可以诱导持久的免疫记忆效应，从而抑制小鼠肿瘤复发，延长小鼠存活期。

图4. MB/IL12-MSCs诱导的免疫记忆效应。(A）免疫记忆效应研究示意图；（B）肿瘤完全消退（TCR）小鼠和健康小鼠第二次肿瘤生长曲线；（C）各组小鼠的存活率。(D, E) 健康小鼠和TCR小鼠脾脏中CD8+T细胞百分比的代表性流式细胞分析图像和量化图；(F) 肿瘤细胞二次接种后第30天小鼠肿瘤切片中CD8免疫荧光分析。

该项研究为克服肿瘤引起的免疫抑制提供了一种替代和补充策略，证实了基于 MSCs 的策略是一种更有效、更持久和更安全的肿瘤光免疫疗法。电子科技大学生命科学与技术学院博士生张涵熙为该论文的第一作者，通讯作者为电子科技大学生命科学与技术学院刘贻尧教授和杨红副教授。此研究得到国家自然科学基金等项目的资助支持。

作者简介

电子科技大学生命科学与技术学院刘贻尧教授：博士生导师，电子科技大学信息生物交叉研究中心副主任。长期致力于肿瘤生物力学与肿瘤微纳医学工程、细胞-材料交互作用与调控机制等交叉学科的研究。迄今以第一作者/通讯作者在Nature Communications、Biotechnology Advances、ACS Nano、Biomaterials、Theranostics、Journal of Controlled Release、Advanced Healthcare Materials、Biofabrication、Cellular and Molecular Immunology、CancerLetters等发表SCI收录论文100余篇，SCI他引3000余次，授权国家发明专利10项，主持了包括国家自然科学基金重点项目等国家或省部级课题10余项。先后获得教育部新世纪优秀人才、四川省有突出贡献专家、四川省杰出青年基金和四川省学术技术带头人等荣誉。

电子科技大学生命科学与技术学院杨红副教授：博士生导师，主要从事肿瘤微纳医学工程、环境响应性释放的纳米载药体系和肿瘤纳米疫苗等方面的研究，在ACS Nano、Biomaterials、ACS Applied Materials Interfaces、BiomaterialsScience等学术期刊发表SCI收录论文50余篇，作为项目负责人主持了多项国家自然科学基金及四川省科技计划项目等课题。担任Advanced Materials、Small、ACS Applied Materials Interfaces、Acta Biomaterialia等多个学术期刊审稿人。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202101375