上海市第十人民醫院徐輝雄教授團隊等人于2021年12月在ACS Nano（IF 15.881）發表題為“Tailoring Chemoimmunostimulant Bioscaffolds for Inhibiting Tumor Growth and Metastasis after Incomplete Microwave Ablation”的文章。該團隊運用轉錄組學和免疫相關實驗數據研究了不完全微波消融（incomplete microwave ablatio，iMWA）后的腫瘤生長和轉移的分子機制，并以此開發了一種以生物凝膠原位支架為基礎的化學免疫治療策略——使用磷酸肌苷3-激酶γ（PI3Kγ）抑制劑（IPI549）靶向髓系細胞，并與免疫刺激化療藥物（奧沙利鉑，OX）聯用，為消融后腫瘤治療提供了新策略、新思路。其中，中科新生命提供了轉錄組學技術支持服務。

研究材料
CT26小鼠結直腸癌細胞系、BALB/c小鼠、凝血酶、纖維蛋白原溶液

技術路線
· 步驟1：機制研究：
        a) 小鼠模型研究iMWA后殘余腫瘤生長情況、小鼠生存情況；
        b) 轉錄組學、多重免疫組化實驗（mIHC）、流式細胞儀研究iMWA后腫瘤生長轉移機制；
· 步驟2：纖維蛋白凝膠的制備及表征：
        a) 纖維蛋白凝膠制備及理化性質分析；
        b) 熒光染料（ICG）替代藥物進行游離與水凝膠包裹的性能對比分析，通過熒光強度監測藥物釋放性能；
· 步驟3：分析對比OX、IPI549、OX&IPI549@Gel的各免疫細胞數目變化，分析OX&IPI549@Gel在抑制局部殘余腫瘤生長的作用；
· 步驟4：模擬遠端轉移，研究OX&IPI549@Gel在抑制腫瘤擴散和轉移的作用；
· 步驟5：模擬消除初始腫瘤后，研究OX&IPI549@Gel在抑制腫瘤復發中的作用。

研究結果
1. 機制研究：iMWA加速腫瘤生長進程，誘導免疫抑制
在iMWA處理后，與未處理組對比，差異基因主要是與免疫系統處理、免疫反應、白細胞和中性粒細胞分化和遷移、髓系白細胞遷移以及對外部刺激的防御反應等功能相關的基因（圖1I），差異基因主要富集于與促炎反應、腫瘤生長和遷移以及腫瘤遠端轉移的相關通路（圖1J），值得注意的是免疫抑制PI3k相關的信號通路被高度激活。

2. 材料制備：纖維蛋白凝膠的制備與表征
小鼠在注射纖維蛋白凝膠后的第28天，通過染色試驗發現纖維蛋白凝膠幾乎完全被分解，沒有任何明顯的炎癥反應，表明這種材料具有理想的生物相容性和生物降解性（圖2H）。封裝在纖維蛋白凝膠中的治療藥物分布均勻（圖2I）并且可以緩慢、持續釋放長達3天（圖2J）。因此本研究中使用的凝膠能最大限度地利用OX&IPI549，提高抗腫瘤效果。

3. OX&IPI549@Gel治療效果
3.1 誘導抗腫瘤的免疫機制
小鼠在OX&IPI549@Gel后，腫瘤內CTL/Treg的比率（抗癌免疫平衡的指標）升得最高（圖3G），干擾素-γ（IFN-γ）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）這兩個在細胞抗腫瘤免疫中發揮重要作用的細胞因子顯著增加，表明OX&IPI549@Gel治療誘導了有效的免疫應答（圖3H、I）。OX&IPI549@Gel植入可以減少免疫抑制細胞成分，從而改變免疫抑制時間，發揮抗腫瘤免疫治療。

3.2 全身抗癌免疫反應
在OX&IPI549@Gel治療后，遠處腫瘤中中性粒細胞MDSC和M2-like巨噬細胞明顯減少，CTL明顯增加（圖4O）。免疫抑制淋巴細胞的比例包括中性粒細胞MDSC、M2-like巨噬細胞和Treg顯著降低 （圖4F−K），遠處腫瘤中CTL的增加可能是由于樹突狀細胞和巨噬細胞對腫瘤相關抗原的局部交叉表達，從而觸發了全身抗癌免疫。

3.3 誘導長期的免疫記憶效應
在OX&IPI549@Gel治療后，12只小鼠中有4只存活為無腫瘤狀態，研究人員在第70天再次注射腫瘤細胞以評估長期免疫記憶治療效果（圖5D），OX&IPI549@Gel治療后（圖5E、F），表明其產生的免疫記憶效應在長期應對腫瘤復發的可能。研究觀察到血清中IFN-γ和TNF-α水平升高，表明聯合治療策略建立了較強的抗腫瘤免疫反應（圖5J、K）。

小編小結
此研究基于對iWMA后腫瘤機制的研究，挖掘關鍵信號通路中的關鍵因子以選用最佳藥物組合，并結合生物化學分子材料設計安全、穩定的藥物載體，為消融后腫瘤治療提供了新策略、新思路。

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