广东药科大学学报
Journal of Guangdong Pharmaceutical University Jul,2023,39(4)
收稿日期：2023-04-03
基金项目：河北省自然科学基金面上项目（C2019203556）作者简介：杨逸博（1999－），男，硕士研究生，主要从事纳米药物递送系统在化疗与免疫联合中的研究，Email ：
*****************
通信作者：李健（1976－），博士，副教授，主要从事非编码RNA 与肿瘤发生相关机制研究、抗肿瘤药物靶向性转运载体的构建、
基于核酸适配体的肿瘤早期诊断试剂盒的研究与应用，Email ：***************** 。
纳米药物递送系统应用于肿瘤免疫的研究进展
reactive是什么药杨逸博，李健
（燕山大学环境与化学工程学院，河北秦皇岛066000）
摘要：癌症免疫是一种倍受关注的策略。然而，免疫面临的主要挑战包括患者反应性低、肿瘤特异性差、存在免疫抑制性肿瘤微环境等。纳米药物递送系统（nano drug delivery systems,NDDS ）被用于负载药物，经修饰后可表现出肿瘤靶向性给药、肿瘤微环境响应和位点特异性释放等优异性能。因此，NDDS 可以被有效地用于癌症免疫，能减少毒副作用和免疫相关抑制。本文重点介绍了近来基于NDDS 的免疫的研究进展，包括诱导免疫原性细胞死亡（immunogenic cell death,ICD ）、联合肿瘤免疫检查点抑制剂促进免疫疗效、改善肿瘤免疫抑制微环境3个方面。
关键词：纳米药物递送系统；肿瘤细胞；免疫原性细胞死亡；免疫检查点；肿瘤微环境中图分类号：R94
文献标识码：A
文章编号：2096-3653（2023）04-0135-08
DOI ：10.16809/jki.2096-3653.2023040302
Research progress of nano drug delivery systems in tumor immunotherapy
YANG Yibo,LI Jian *
（College of Environmental and Chemical Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao 066000,China ）
*
Corresponding author Email:*****************
Abstract:Cancer immunotherapy is an attractive therapeutic strategy.However,the main challenges faced by immunotherapy include low patient responsiveness,poor tumor specificity,existence of immunosuppressive tumor microenvironment,etc.Nano drug delivery systems (NDDS)have been applied to load drugs extensively.After modification,NDDS exhibit excellent performances,such as tumor targeted drugs,tumor microenvironment response and site-specific release.Therefore,NDDS can be effectively used in cancer immunotherapy to reduce toxic side effects and immune related suppression.In this review,we focused on the recent research progress of immunotherapy based on NDDS,including the induction of immunogenic cell death (ICD),the combination of tumor immune-checkpoint inhibitors to promote the efficacy of immunotherapy,and the improvement of tumor immune suppression microenvironment.
Key words:nano drug delivery system;tumor cell;immunogenic cell death;immune checkpoint block;tu
mor microenvironment
目前癌症仍是全球病患死亡的主要原因，且发病
率逐年上升[1，2]，癌症研究备受关注。其中，免疫
被认为是癌症的有效方法，它通过调节机体免疫癌症而不是仅专注于肿瘤本身[3-6]，具有特异性好、效率高的特点[7]。近30多年来，各种纳米药物递送系统（nano drug delivery system,NDDS ）已被广泛开
发为抗癌药物的靶向运输载体，其递送的抗癌药物包括化学药物、小干扰RNA 、DNA 、细胞因子和抗体等[8-11]。早期研究已证实NDDS 可高效实现抗癌药物的肿瘤靶向性递送，这是由于一定大小的纳米粒子能增强通透性和保留效应（enhanced permeability and retention effect,EPR ）而实现在肿瘤部位的大量积
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累[12]。除EPR 效应外，NDDS 表面修饰配体（例如肽、适配子、抗体）后，可通过与癌细胞表面过度表达的靶受体特异性结合，将药物主动靶向目标癌细胞，即实现对肿瘤细胞的主动靶向作用[13]。这种基于EPR 效应和主动靶向功能的抗癌药物靶向给药系统已被证实能极大地提高恶性肿瘤的效果，减
少不良的靶外毒性[14-16]。如靶向药物递送系统可以降低血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF ）表达以抑制血管生成，减少抑制T 细胞的因子，提高T 细胞杀伤癌细胞能力。程序性死亡受体-配体1（programmed cell death-Ligand 1,PD-L1）抗体和肿瘤上过表达PD-L1结合，进一步释放具有杀伤功能的T 细胞。靶向策略在体内以非常低的药物剂量获得了有效的抑制作用，大大提高了肿瘤的效果[17]
。因此，NDDS 可增
强癌症免疫的疗效。
本文讨论了基于NDDS 的固有特性（如药物的包封、靶向特异性给药、药物的控释等）的免疫疗法，并重点从免疫原性细胞死亡（immunogenic cell death,ICD ）
促进免疫、免疫检查点阻断免疫和改善肿瘤免疫抑制微环境3个方面综述了近10年NDDS 应用于肿瘤免疫的研究进展。1NDDS 诱导ICD
肿瘤中的ICD 是以损伤相关分子模式（damage associated molecular patterns,DAMPs ）为特征，所涉及分子异常包括过度表达高迁移率族蛋白B1（high mobility group box protein 1,HMGB1）、细胞表面暴露钙网蛋白（calreticulin,CRT ）和三磷酸腺苷（adenosine triphosphate ，ATP ）升高等［18］。释
放的DAMP 可以刺激树突状细胞（dendritic cell,DC ）的成熟，随后携带癌症特异性抗原的成熟DC 迁移到淋巴结，激活效应T 细胞。最后，激活的效应T 细胞迁移并渗透到肿瘤组织中清除肿瘤细胞[19]。此外，其他多种方法也被发现可以免疫原性的方式导致肿瘤细胞死亡，如化疗、光热疗法和光动力疗法。其作用机制如图1所示，设计的NDDSs 向肿瘤细胞递送药物后，释放的肿瘤相关抗原DAMPs （CRT 、ATP 和HMGB1）可以被DC 原位吞
图1智能型NDDS 用于化疗/光热/光动和基于放射的ICD 的癌症免疫过程示意图[20]
Figure 1A schematic diagram of the immunotherapy process of the intelligent NDDS applied for Chemotherapy/Photothermal/
Photodynamic and RT-based ICD and cancer therapy
[20]
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第4期杨逸博，等.纳米药物递送系统应用于肿瘤免疫的研究进展
噬，促进DC成熟并激活免疫应答，逆转肿瘤免疫微环
境从免疫抑制到免疫激活。此外，免疫检查点抑制
剂（immune checkpoint inhibitors,ICI）可以阻断PD-1/
PD-L1或细胞毒T淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T
lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4）/CD28轴以
防止免疫逃逸；反过来，ICD诱导的免疫反应性肿瘤微
环境可以提高ICI的效果。
1.1NDDS加载化疗药物促进ICD
阿霉素（doxorubicin,DOX）、紫杉醇（paclitaxel,
PTX）和奥沙利铂（oxaliplatin,OXA）等化疗药物均可
以诱导肿瘤细胞发生ICD效应，但游离的小分子药物
在过程中存在半衰期短、肿瘤部位递送效率低、毒
性大且易引起多器官的不良免疫反应等问题。纳米材
料易于表面修饰，被广泛用于制备针对肿瘤微环境治
疗的NDDS制剂，其表现出可控的药物释放能力，能大
大提高化疗药物对肿瘤的效果[21]。
Zang等[22]开发了基于DOX前药的纳米胶束
DOX/IND@NPs，用于联合递送吲哚莫德（indole
moder，IND）和DOX。DOX是一种可以诱导肿瘤ICD
的DNA损伤剂，可协同促进免疫原性和改善免疫
抑制性肿瘤微环境（tumor microenvironment,TME）。
使用DOX/IND@NPs后，可观察到VEGF、基质金
属蛋白酶9（matrix metalloproteinase，MMP9）和CD31
（血管标志物）表达水平显著降低，使小鼠乳腺癌模型
中的肿瘤明显消退。Krishnan等[23]使用透明质酸（hy‐
aluronic acid,HA）作为载体负载两种化疗药物DOX
和伊立替康（camptosar，CPT），证明二者协同通过增加
CRT的表面暴露水平来实现ICD，从而突出了其通过
替代途径诱导细胞凋亡的能力。Zhang等[24]开发了一
种ICD纳米放大器ADO-Fe。通过π-π键堆积和配位
效应将DOX、ATP和亚铁离子（Fe2+）装载至ADO-Fe。
肿瘤细胞内的高水平H
2O
2
会通过Fe2+的芬顿效应诱
导羟基自由基（·OH）和氧（O
2
）的产生。DOX和ATP 从该纳米放大器中释放出来，分别诱导ICD效应和作为“ICD辅助因子”，从而放大
这一过程。ADO-Fe不仅可以激活针对原发性肿瘤的免疫反应，还可以对远位肿瘤产生强烈的异位抑制效应。Xu等[25]开发了一种基于DOX、负载单宁酸（tannic acid，TA）-铁（Fe）网络的多功能诊断纳米平台（简称为TAF）。由于TAF网络和DOX的共存，通过协同基于Fe的化学动力学疗法和DOX化学疗法，可以通过增强癌细胞的铁死亡来引起显著的ICD。再通过程序性细胞死亡配体1（programmed cell death ligand1,PDL-1）抗体阻断免疫检查点，可以进一步增强肿瘤效果和相关免疫反应。基于生物材料的智能NDDS可以实现大小
可变的肿瘤深度渗透，其可切换的表面电荷能提高肿瘤细胞摄取，并在肿瘤细胞中靶向性释放避免了副作用。与游离化疗制剂相比，纳米载体中的ICD 诱导剂可以释放更多的抗原和DAMPs来扩增ICD。
1.2NDDS加载光敏剂促进ICD
光动力学疗法（photodynamic therapy,PDT）作为一种非侵入性方式，已被广泛用于局部癌症[26-28]。在肿瘤局部近红外（near infrared,NIR）光照射下，光敏剂（photosensitizers,PSs）会快速生成细胞毒性活性氧（reactive oxygen species,ROS）并杀死肿瘤细胞。PSs产生的ROS不仅可以促进肿瘤细胞死亡，还可以触发内质网压力引发CRT暴露，从而诱导肿瘤细胞ICD并释放促炎细胞因子和DAMP[29-30]。然而，大多数PSs的半衰期较短、肿瘤缺氧微环境以及内质网中ROS积累不足阻碍了ICD的诱导[30-31]。此外，PDT 固有的局限性会导致基于PDT驱动的ICD单一模式癌症免疫难以获
得满意的结果。将PSs利用NDDS进行负载可提高PSs的体内递送效率，发挥多重优势，例如改善PSs的理化性质和药代动力学特性、增加肿瘤靶向性以及增强综合效果等[32]。
Du等[33]开发了一种药物递送系统PSSP，该系统包括具有高含量二硫键的聚二硫键（PSS）框架和用于激光诱导的光动力免疫的脱镁叶绿素a（pheo‐phytin a,Ppa）。在肿瘤细胞中的高GSH水平下，PSS 键反应良好，并在一定程度上有效地消耗了高GSH含量。PSSP给药系统克服了肿瘤细胞中丰富的GSH和光敏剂猝灭的缺点，有效地激活了光敏剂，并引发了更强大的PDT效应，从而诱导更有效的ICD效应，并强烈激活免疫活性以消除肿瘤细胞。Xie等[34]合成了辅助单磷酰脂质A（monophosphoryl lipid A,MPLA）脂质双层包裹和光敏剂吲哚菁绿（indocyanine green,ICG）负载金纳米笼（MLI-AuNCs），用于侵袭性黑素瘤的免疫原性光疗法。以空心多孔金纳米笼（Au nanopar‐ticles cage,AuNC）为载体递送MPLA和ICG，能保护ICG免受光降解。AuNCs和ICG均吸收近红外（NIR）光，可应用于黑素瘤的可控近红外触发光热和光动力联合（PTT/PDT）并引发ICD。NIR照射下的MLI-AuNCs不仅通过PTT/PDT破坏原发性肿瘤，还通过黑素瘤释放的抗原和MPLA增强树突状细胞的募集和成熟，从而进一步激活效应T细胞以抑制黑素瘤的转移和复发。Yang[35]开发了一种使用聚乙二醇改性、二硒化物桥接的多孔二氧化硅纳米粒子构建的红光触发式自毁载体。该载体与化学药物多柔比星和光敏剂亚甲蓝共同封装，用于化学/光动力。PDT期间的低强度NIR照射下，ROS介导二硒键
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断裂，导致有机硅基质降解和双重药物释放。这种级联化学-光动力学疗法促进了ICD和强大的抗肿瘤免疫反应。因此，NDDS可以用于光敏剂的肿瘤靶向递送，以克服光敏剂在体内难以清除和产生光毒性的缺陷，以及增加光敏剂在肿瘤部位的积累。NDDS不仅可以有效地根除原发性肿瘤，还可以通过诱导全身抗肿瘤免疫应答来缩小转移性肿瘤。
2NDDS阻断免疫检查点
基于单克隆抗体的免疫检查点阻滞（immune checkpoint block,ICB）疗法可增强抗肿瘤T淋巴细胞的功能，在临床上取得了较好的效果。免疫检查点疗法通过阻断或刺激免疫通路来发挥作用，增强人体免疫系统对肿瘤的抑制或杀伤能力。目前，被广泛研究的免疫靶点为PD1、PDL1、CTLA-4及吲哚胺2，3-双加氧酶1（Indoleamine2，3-dioxygenase1,IDO）。免疫抑制的发生通常导致对肿瘤转移和复发的抑制效果不理想，因此，纳米疗法与检查点阻断免疫疗法的联合可进一步提高抗肿瘤效果。
负调节因子CTLA-4是一种共抑制受体，在T细胞激活早期被上调[36]。CTLA4与T细胞共刺激蛋白CD28同源，两种分子在抗原呈递细胞上都与CD80和CD86（也称为B7-1和B7-2）结合。CTLA-4以比CD28更大的亲和力结合CD80和CD86，其介导共刺激所需配体的反式内吞和降解[37]并阻断T细胞增殖和产生IL-
2分泌的抑制信号[38]，反过来阻碍T细胞效应器的功能，导致T细胞耐受[39]。基于对T细胞活化的负调节剂的作用，CTLA-4，已成为旨在增强T淋巴细胞活性疗法的靶标。CTLA-4的单克隆抗体可阻断调节性T细胞（regulatory cell,Treg）相关的免疫抑制并促进CD4+和CD8+T细胞效应功能[40-41]。Zeng[42]报告了一种有效声敏剂的半导体聚合物合成及其用于可激活性癌症声免疫疗法的纳米体SPN Ab。抗CTLA-4抗体通过1O
2
可切割接头缀合到聚合物纳米颗粒上，提供了具有相对低CTLA-4亲和力的SPN Ab。在声波
照射下，SPN Ab产生1O
2
不仅可以引发声动力学效应以诱导ICD，还可以释放抗CTLA-4抗体并触发原位检查点阻断。研究结果表明，这种SPN Ab可以产生
比经典声增敏剂高出约2倍的1O
2
。体外和体内实验
结果均证实，在超声照射下SPN Ab产生1O
2
不仅可以引发SDT诱导的ICD，而且可以通过激活抗体对CTLA-4的亲和来触发免疫检查点阻断，从而显著增强细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte,CTL）浸润并耗尽肿瘤中的免疫抑制Treg细胞。其作用机制如图2所示。
PD-1信号转导与CTLA-4信号转导一样，可以在
T细胞反应的诱导阶段早期抑制效应器分化[43]，并且具有促进诱导性Tregs的发展和效应性T细胞耗竭的功能[44]，但大多数据均支持PD-1具有抑制外周组织（包括肿瘤）分化效应因子的作用。其中，这种共抑制受体的参与可促进T细胞衰竭[45-47]。虽然PD-1的短暂表达发生在初始T细胞活化期间，但在长期抗原暴露后，在T细胞上可观察到PD-1表达的上调。Hu等[48]开发聚乙二醇-聚（ε-己内酯）纳米颗粒（PEG-PCL NPs）与抗PD1单克隆抗体纳武单抗（nivolumab）连接，以产生αPD1-NPs，并应用于具有PD1过表达的肿瘤浸润性T细胞（TIL）使用地西他滨（5-aza-2'-deoxycytidine, DAC）药物的靶向。此外，该纳米粒子增加了DAC的稳定性并提高了IFN-γ的分泌和ICB的体外抗肿瘤作用。因此，靶向
递送DAC可逆转PD1+CD8+ TILs的耗竭，改善T细胞反应和ICB的效果。这些研究结果表明，nivolumab-NPs是一种潜在的表观遗传药物递送工具，可以增强ICB在胃癌中的抗肿瘤作用。总之，尽管PD-1/PD-L1阻断免疫疗法能够调节CTL的免疫抑制因子，但其效果仍然受到实体瘤中固有的抗肿瘤免疫反应和CTL低浸润的阻碍。通过将PD-1/PD-L1阻断剂与NDDS相结合，可以提高应答率，增加生物利用度，延长体内循环时间，从而显着提高效果并减少副作用。
IDO是一种氨酸降解酶，能将氨酸转化为犬尿氨酸。犬尿氨酸能促进Treg的分化和活性，降低CD8+T细胞的数量和活性，进一步导致免疫环境的恶化[49]。IDO抑制剂能调节肿瘤微环境中氨酸的含量，避免肿瘤微环境中T细胞增殖受抑制，成为潜在的免疫策略。Feng等[50]开发了一种用于免疫的肿瘤微环境pH和还原性双响应的纳米颗粒。是通过聚乙二醇（polyethylene glycol,PEG）连接的OXA前药和NLG919的二硫键交联同源二聚体的顺序自组装制备的（简称为ASPN）。ASPN能有效地向肿瘤细胞递送药物，并增强肿瘤细胞的免疫原性。其递送的NLG919可以抑制IDO-1的活性。ASPN对延长的血液循环显示出负表面电荷，这种电荷可以被动地积聚在肿瘤部位。在肿瘤酸度触发的方式中，ASPN显示出从负到正的表面电荷逆转，以改善体内肿瘤的积聚、渗透和细胞摄取。ASPN能在细胞内还原性微环境中有效释放OXA和NLG919。OXA通过诱导肿瘤细胞的ICD级联效应来增强肿瘤免疫原性。同时，NLG919通过灭活IDO-1和抑制Tregs的肿瘤内浸润来对抗TME。鉴于高载药效率、肿瘤特异性积累和深度渗透、肿瘤细胞内药物的高效释放，NDDS在改善肿瘤免疫疗法疗效方面具有强大的潜力。
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第4期杨逸博，等.纳米药物递送系统应用于肿瘤免疫的研究进展3NDDS 改善肿瘤免疫抑制微环境
肿瘤体积由高度异质的癌细胞以及大量常驻和浸润宿主细胞、胞外基质蛋白和分泌蛋白共同组成，统称为肿瘤微环境（TME ）。肿瘤周围的免疫抑制是通过干扰抗原呈递细胞和效应T 细胞来实现的，通过促进癌细胞存活、迁移、转移和化学抗性以及逃避免疫系统的能力来推动肿瘤生长发育。因此，控制肿瘤发展和改善TME 对于癌症至关重要。
TME 中的免疫抑制细胞主要包括肿瘤相关巨噬细胞（TAMs ）、髓系来源的抑制细胞（MDSCs ）和Tregs 等[51]。多种NDDSs 已被设计用来靶向MDSCs 和TAMs 递送药物，通过诱导细胞凋亡、抑制细胞浸润和活化或调节细胞分化，从而降低TME 的免疫抑制
作用[52]。
TAMs 主要分为2个亚型：经典活化型（M1）巨噬细胞和交替活化型（M2）巨噬细胞[53]。M1型巨噬细胞的特征是IL-12和TNF-α的高表达，NO 和ROS 的释放增强，并具有肿瘤细胞杀伤能力[54]。相比之下，M2型巨噬细胞通过分泌免疫抑制因子（如IL-10、VEGF 和TGF-β）来促进TEM 的形成，从而抑制效应T 细胞的活性并最终加速肿瘤生长[55]。因此，利用NDDSs 靶向TAMs 实现从M2型到M1型转化来
重塑TME ，为癌症免疫提供了有效的策略。Zhao [56]等开发了一种NDDS 用于逆转TME 放大免疫效应的疗法，合成了一种同时靶向TAMs 和癌细胞的新型共递送系统MIX-NPs （shMFN1-NPs +DOX-NPs ）。shMFN1-NPs 由3种
A.PFODBT-PEG-PSDA 的化学结构；
B.SPNAb 的制备步骤；
C.SPNAb 介导的声免疫疗法的设计和机制。TAA ：肿瘤相关抗原；DC ：树突细胞；HMGB1：高迁移率族b1蛋白；CTL ：细胞毒性T 淋巴细胞；Treg ：调节性T 细胞。
图2SPNAb 介导的可激活声免疫疗法示意图[42]
Figure 2Schematic diagram of SPNAb-mediated activatable sono-immunotherapy [42]
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