免疫檢查點抑製劑為許多腫瘤的治療，如黑色素瘤、非小細胞肺癌和腎癌等，帶來了巨大的變革。然而，能從免疫檢查點抑製劑治療中獲益的患者仍占少數[1]。因此，開發一種更有效的免疫治療策略一直是臨床中研究的熱點與重點[2]。

來自MD安德森癌症中心的Wen Jiang教授團隊與西南醫學中心的Jacques Lux 教授團隊，聯手開發了一種微泡輔助、超聲引導的癌症免疫(MUSIC)治療策略，可有效激活機體免疫，並提高免疫檢查點抑製劑的治療效果。

他們發現，與單獨使用免疫檢查點抑製劑治療相比，MUSIC策略與免疫檢查點抑製劑聯用使小鼠的中位生存時間增加了76%，該研究結果於近日發表在《自然·納米技術》雜誌上[3]。

胞內的天然免疫感受器環狀GMP-AMP合酶-幹擾素基因刺激因子(cGAS-STING)信號通路，是通過抗原提呈細胞(APC)啟動適應性抗腫瘤免疫的關鍵途徑，該通路的激活可刺激I型幹擾素反應，進而活化腫瘤特異性細胞毒性T細胞[4]。

然而，cGAS-STING通路的天然激動劑，如環狀GMP-AMP(cGAMP)，難以進入胞內、血清穩定性差、低特異性和組織清除速率高[5]，且cGAS-STING通路的非特異性激活可引起廣泛的炎症反應[6]，這些因素都阻礙其進行臨床轉化。

為了能使cGAMP更有效地靶向激活APC內的cGAS-STING通路，Wen Jiang教授團隊與Jacques Lux 教授團隊將攜帶有cGAMP的納米複合體，連接到靶向(抗CD11b)APC的微泡上(ncMB)，在超聲的介導下，與APC結合的微泡發生振蕩，在細胞膜上產生瞬時孔道[7]，從而能夠將cGAMP輸送到APC胞漿中，進而激活cGAS-STING通路和下遊的炎症反應，活化腫瘤特異性T細胞。

為了驗證了ncMB靶向到APC及將cGAMP釋放到APC內的能力，研究人員將ncMB加入到THP-1巨噬細胞(CD11b+)或EO771乳腺癌細胞(CD11b-)中，結果發現ncMB可與THP-1巨噬細胞形成豐富的細胞-ncMB複合體，而與EO771細胞共孵育後未見細胞-ncMB複合體。

在使用頻率為1 MHz的超聲對與ncMB共孵育的小鼠骨髓來源的巨噬細胞進行處理後，巨噬細胞內的cGAMP濃度比與遊離cGAMP共孵育的巨噬細胞增加約4倍，且使用MUSIC治療策略(ncMB+超聲)並不會對細胞的存活產生顯著影響。

ncMB靶向到APC並將cGAMP釋放到APC內

緊接著，研究人員驗證了MUSIC治療策略是否可激活cGAS-STING及其下遊I型幹擾素信號通路。

實驗結果顯示，采用MUSIC治療策略對巨噬細胞和樹突狀細胞進行幹預後，細胞內STING及幹擾素調節因子3(IRF3)磷酸化顯著增加，且磷酸化IRF3入核明顯增加，同時STING下遊的另一通路NF-κB也被明顯激活。

這些結果都表明，MUSIC治療策略可顯著激活cGAS-STING及其下遊I型幹擾素信號通路。

此外，被MUSIC治療策略激活cGAS-STING通路的巨噬細胞和樹突狀細胞，還可顯著增強CD8+T細胞和CD4+T細胞的增殖能力。

在體外驗證了MUSIC治療策略可有效激活APC內cGAS-STING通路，進而激活抗腫瘤免疫反應後，研究人員開始在體內驗證MUSIC治療策略的抗腫瘤效果。

體內研究結果顯示，MUSIC治療策略同樣能特異性地在APC內激活cGAS-STING通路，且腫瘤內CD8+T細胞和CD4+T細胞數目明顯增加。

MUSIC治療策略在體內可特異性地在APC內激活cGAS-STING通路，且腫瘤內CD8+T細胞和CD4+T細胞數目明顯增加

他們還觀察到與對照組相比，使用MUSIC治療策略(每隔1天進行3次治療)進行幹預的小鼠乳腺癌腫瘤生長受到明顯抑製，其生存時間也明顯更長。在10隻接受MUSIC治療的小鼠中，有6隻觀察到腫瘤完全消失。

而在STING敲除(STING-/-)的小鼠中沒有觀察到MUSIC策略的抗腫瘤效果。值得注意的是，這些接受MUSIC策略治療且腫瘤完全消失的小鼠再次接種腫瘤細胞後，無法成瘤，這表明MUSIC治療策略還可使機體產生抗腫瘤免疫記憶反應。

MUSIC治療策略可抑製的小鼠腫瘤生長

研究人員使用流式細胞儀對腫瘤組織樣本進行分析後發現，MUSIC策略治療後CD44HighCD62LLow效應記憶和CD44HighCD62LHigh中央記憶細胞的數量增加。

此外，將腫瘤細胞與接受MUSIC治療後的荷瘤小鼠的脾髒中收集到的T細胞共培養時，研究人員觀察到了明顯的幹擾素-γ反應，再次證實了MUSIC治療策略可使機體產生免疫記憶。

由於幹擾素-γ可誘導免疫檢查點PD-L1等的表達[8]，研究人員檢測了T細胞和腫瘤細胞上PD-1和PD-L1的表達水平。

他們發現，在MUSIC治療策略組中，超過95%的腫瘤內CD8+T細胞表達PD-1，腫瘤組織PD-L1的表達也與幹擾素-γ水平呈正相關。這提示MUSIC治療策略與免疫檢查點抑製劑聯用或可進一步增強抗腫瘤效果。

腫瘤組織PD-L1的表達與幹擾素-γ水平呈正相關

研究人員在自發轉移性三陰性4T1乳腺癌荷瘤小鼠身上開展了聯合治療實驗。

他們發現，與單獨使用任何一種治療方法相比，MUSIC治療策略聯合PD-1抑製劑不僅顯示出更強的原發腫瘤抑製效果，還極大地減緩了腫瘤轉移(肺部轉移顯著減少)。相比於單獨使用PD-1抑製劑治療，聯合治療組小鼠的中位生存時間增加了76%。

與單獨使用任何一種治療方法相比，MUSIC治療策略聯合PD-1抑製劑顯示出更強的原發腫瘤抑製效果，且極大地減緩了腫瘤轉移。

奇點網

總的來說，研究人員設計的這個MUSIC治療策略，結合了材料學、聲學、免疫療法等最新研究，可靶向激活APC內cGAS-STING通路，激活抗腫瘤免疫，並可與免疫檢查點抑製劑聯用，提高檢查點抑製劑的治療效果，擁有極高的臨床轉化價值與潛力。

參考文獻

1.Jerby-Arnon L, Shah P, Cuoco MS, Rodman C, Su MJ, Melms JC, Leeson R, Kanodia A, Mei S, Lin JR et al: A Cancer Cell Program Promotes T Cell Exclusion and Resistance to Checkpoint Blockade. Cell 2018, 175(4):984-997 e924.

2.Alsaiari SK, Qutub SS, Sun S, Baslyman W, Aldehaiman M, Alyami M, Almalik A, Halwani R, Merzaban J, Mao Z et al: Sustained and targeted delivery of checkpoint inhibitors by metal-organic frameworks for cancer immunotherapy. Sci Adv 2021, 7(4).

3.Li X, Khorsandi S, Wang Y, Santelli J, Huntoon K, Nguyen N, Yang M, Lee D, Lu Y, Gao R et al: Cancer immunotherapy based on image-guided STING activation by nucleotide nanocomplex-decorated ultrasound microbubbles. Nature Nanotechnology 2022.

4.Reislander T, Groelly FJ, Tarsounas M: DNA Damage and Cancer Immunotherapy: A STING in the Tale. Mol Cell 2020, 80(1):21-28.

5.Chin EN, Yu C, Vartabedian VF, Jia Y, Kumar M, Gamo AM, Vernier W, Ali SH, Kissai M, Lazar DC et al: Antitumor activity of a systemic STING-activating non-nucleotide cGAMP mimetic. Science 2020, 369(6506):993-999.

6.Decout A, Katz JD, Venkatraman S, Ablasser A: The cGAS-STING pathway as a therapeutic target in inflammatory diseases. Nat Rev Immunol 2021, 21(9):548-569.

7.Guo Y, Lee H, Fang Z, Velalopoulou A, Kim J, Thomas MB, Liu J, Abramowitz RG, Kim Y, Coskun AF et al: Single-cell analysis reveals effective siRNA delivery in brain tumors with microbubble-enhanced ultrasound and cationic nanoparticles. Sci Adv 2021, 7(18).

8.Lucas ED, Finlon JM, Burchill MA, McCarthy MK, Morrison TE, Colpitts TM, Tamburini BAJ: Type 1 IFN and PD-L1 Coordinate Lymphatic Endothelial Cell Expansion and Contraction during an Inflammatory Immune Response. J Immunol 2018, 201(6):1735-1747.