北化谢文升、王兴/湖南儿童医院朱光辉ACS Nano：靶向线粒体代谢破解骨肉瘤免疫治疗难题

骨肉瘤（OS）作为最常见的原发性恶性骨肿瘤，易发病于儿童、青少年及年轻成人，中位发病年龄仅16岁。目前临床以“手术+高剂量化疗”为标准方案，但对于侵袭性、复发性或转移性骨肉瘤患者，5年生存率仍低于25%，药物耐药更是让传统治疗陷入瓶颈。骨肉瘤因MTAP基因缺失、免疫细胞浸润稀少，是一种免疫抑制性的“冷肿瘤”，免疫治疗响应率极低,如何激活其抗肿瘤免疫应答，成为突破治疗困境的关键。

近日，北京化工大学谢文升副教授、王兴教授团队联合湖南省儿童医院朱光辉主任团队构建出一种Ca²⁺/Cu²⁺/STA-4783三负载纳米笼（SACCT NCs）。该纳米笼以PH响应性生物降解为特色，通过靶向线粒体氧化应激诱导免疫原性细胞死（ICD），成功将“冷肿瘤”转化为“热肿瘤”，为骨肉瘤免疫治疗提供了全新策略。

一、核心设计：pH响应纳米笼，精准递送三组分

传统纳米药物常面临 “递送效率低、肿瘤靶向差、组分协同难” 的问题，而SACCTNCs通过创新的合成策略，实现了三大关键组分的精准整合与可控释放：以生理条件下稳定的无定形碳酸钙纳米颗粒为模板，通过生物矿化技术负载STA-4783、构建Cu₂O核心及Cu-TA酚网络壳层，形成球形的PH响应型SACCTNCs。

二、作用机制：四步联动，从氧化应激到免疫激活

SACCT NCs 通过 “线粒体攻击→氧化应激→ICD 诱导→免疫应答” 的四步联动机制，实现骨肉瘤的高效免疫治疗，每一步都精准针对骨肉瘤的 “治疗弱点”：

第一步：Ca²⁺+STA-4783靶向线粒体，促H₂O₂蓄积

线粒体是肿瘤细胞的 “能量工厂”，也是氧化应激的核心靶点。SACCT NCs释放的 Ca²⁺与STA-4783 协同靶向线粒体，Ca²⁺通过调控三羧酸循环（TCA cycle）加速代谢，STA-4783则特异性结合心磷脂稳定线粒体膜结构，二者共同促进超氧化物歧化酶 1（SOD1）活性升高，最终导致线粒体H₂O₂大量产生。这一步为后续 “氧化攻击” 储备了关键 “弹药”。

2. 第二步：Cu⁺催化 H₂O₂产生・OH，氧化损伤癌细胞线粒体

Cu⁺是 SACCT NCs 的“核心催化剂”：降解释放的 Cu⁺可高效催化 H₂O₂发生Fenton反应，生成具有强毒性的羟基自由基（OH）。该研究表明SACCT NCs 的Cu+中的诱导的是氧化应激损伤与线粒体功能障碍，而非依赖常规Cu+引起的铜死亡。RNA-seq分析显示，其处理后骨肉瘤细胞中铜死亡关键基因（FDX1、LIAS、DLAT）表达下调，排除了铜死亡主导的细胞杀伤。JC-1 染色实验进一步证实，SACCT NCs 处理后骨肉瘤细胞线粒体膜电位显著 depolarize（绿色荧光 / 红色荧光比值提升 3000 倍），线粒体彻底“失能”。

3. 第三步：Cu⁺跨膜蓄积，触发ICD

除了线粒体靶向，SACCT NCs 还能通过铜转运蛋白 1（CTR1）及 ATP7A/B 的介导，促进 Cu⁺跨膜进入细胞内，进一步加剧胞内氧化应激。这种持续的氧化应激信号最终诱导骨肉瘤细胞发生免疫原性细胞死亡（ICD），导致细胞表面钙网蛋白（CRT）暴露（“吃我” 信号），同时释放高迁移率族蛋白 1（HMGB1）等损伤相关分子模式（DAMPs），为激活免疫应答“铺路”。

4. 第四步：CRT+NLRP3激活DCs-CD8⁺T细胞轴，高效抑瘤并唤醒抗肿瘤免疫

ICD释放的信号分子可激活树突状细胞（DCs）：SACCT NCs处理后，肿瘤组织中成熟 DCs（CD80⁺CD86⁺）比例显著升高，且在肿瘤引流淋巴结（TDLN）中成熟DCs数量是PBS组的6.8倍。这些成熟DCs可高效提呈肿瘤抗原，进而激活CD8⁺细胞毒性T细胞。流式分析显示，SACCT NCs组肿瘤内CD8⁺T细胞占比达59.7%，是PBS组（21.5%）的2.8倍，脾脏中 CD8⁺T细胞也同步扩增。更重要的是，NLRP3炎症小体激活与 TNF-α、IL-6等细胞因子释放进一步放大免疫效应，形成“DCs-CD8⁺T细胞”免疫应答，彻底打破骨肉瘤的免疫耐受。

三、总结：铜基纳米材料的新方向

这项研究不仅开发出一种 “靶向-催化-免疫” 三位一体的骨肉瘤治疗策略，更为铜基纳米材料的设计提供了新思路：通过pH响应性降解实现多组分精准递送，以线粒体氧化应激为核心而非依赖单一细胞死亡途径，最终激活适应性免疫应答。对于MTAP基因缺失、免疫浸润稀少的 “冷肿瘤”，SACCT NCs 的设计理念为突破骨肉瘤免疫治疗瓶颈提供了重要参考。

课题组网站：

http://www.wangxing-lab.com/team_content.aspx?id=17199

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsnano.5c08243