武汉大学张先正教授团队《AM》：基于细菌的巨噬细胞背包，增强过继性细胞疗法在实体瘤中的疗效

过继性细胞疗法，是将患者自身的免疫细胞在体外进行基因改造、修饰、扩增，然后重新输入患者体内的一种新兴的肿瘤免疫治疗方法，具有特异性强、安全性高、杀伤力大的优势。然而，在目前的临床应用中，过继性细胞疗法仅在非实体瘤中取得了较好的治疗效果，对实体瘤的应答反应较弱。究其根本，是因为实体瘤中的免疫抑制微环境改变了细胞在体内的状态，使得其无法发挥强有力的免疫杀伤功能，继而导致抗肿瘤免疫反应失灵、临床治疗效果不佳。其中，巨噬细胞作为可塑性最强的免疫细胞，在肿瘤环境中表现截然相反的两种表型，抗肿瘤的M1型和促肿瘤的M2型。研究表明，即使输入M1型巨噬细胞，也有可能在肿瘤微环境的诱导下，分化为M2型，导致治疗失败。因此，在体内控制输入型巨噬细胞的表型，使其能够抵御肿瘤当中的免疫抑制，对于提高其抗肿瘤效果具有关键意义。

基于此，武汉大学张先正教授团队提出了一种基于细菌的巨噬细胞背包，由于细菌的先天免疫原性，这种背包能够为巨噬细胞提供强效的刺激信号。输入这类负载了背包的巨噬细胞，有利于抵挡瘤内免疫抑制微环境对M2表型的诱导，保持较高的抗肿瘤活性。此外，基于细菌的背包在瘤内具有可增殖性，能够对巨噬细胞提供持续、长效的刺激，并重塑瘤内免疫微环境，对于实体瘤具有良好的抑制作用。相关工作以“Bacteria-based Backpacks to Enhance Adoptive Macrophage Transfer against Solid Tumors”为题发表在《Advanced Materials》上。

【Mø@bac的合成与表征】

研究者采用大肠杆菌1917（EcN）为模式菌，通过静电自组装的方法，在细菌表面形成了由多糖（壳聚糖和羧甲基壳聚糖）组成的纳米涂层（LbL-EcN）。由于高分子多糖天然的粘性，该纳米涂层能够增强细菌的粘附性。LbL-EcN与巨噬细胞（Mø）共孵育后，能够自主黏附在细胞表面，形成背包（Mø@bac）。荧光显微镜和扫描电子显微镜下均可以观察到细菌在细胞外表面存在。这一过程方便、高效，并且不会对细菌和细胞的活性造成影响。

【Mø@bac的肿瘤迁移和杀伤能力】

由于肿瘤的炎性环境，巨噬细胞可以自主向肿瘤区域迁移。作者通过体外模拟肿瘤炎性环境，发现负载背包的Mø@bac细胞的迁移能力与未负载背包的Mø细胞一致，证明细菌背包的存在并不会影响细胞的迁移能力。在小鼠模型中，Mø@bac也表现出良好的肿瘤迁移水平，可以在2h内到达靶向部位。同时，在细菌背包的刺激下，Mø@bac能够自主向M1表型极化，分泌肿瘤坏死因子（TNF-α）、ROS、NO等毒性分子，具有杀伤肿瘤细胞的潜力。将Mø@bac与肿瘤细胞4T1共孵育，通过LDH裂解实验，测定有60%的肿瘤细胞被杀伤，效果明显优于单独的Mø细胞和被极化的M1 Mø细胞，证明背包的引入对于细胞的杀伤能力有增强效果。

【Mø@bac在肿瘤中的持续活化能力】

研究人员将Mø@bac注射入小鼠瘤内，并在一段时间后分析细胞表型，结果显示Mø@bac在瘤内仍然显示能够向M1表型极化。而在注射了M1细胞的对照组小鼠中，这些被注射的细胞会向M2表型极化，说明Mø@bac具有抵抗肿瘤免疫抑制、持续激活巨噬细胞的能力。同时，在注射了细胞与细菌混合液（Mø+bac）的小鼠中，即使细胞也显示出了M1表型极化的能力，但趋势并不如Mø@bac明显，说明细菌与细胞的结合能够增强其激活细胞的效率、最大程度提高细胞疗法的疗效。另外，由于细菌背包广泛的免疫原性，以及巨噬细胞旁分泌效应，Mø@bac也能够诱导内源性的肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）向M1表型极化。

【Mø@bac的生物安全性】

体内安全性测试表明，Mø@bac静脉注射不会引起系统免疫反应，证明细菌背包的引入不会影响细胞疗法的生物安全性。这是因为多糖的包裹有助于屏蔽细菌表面抗原、限制细菌在体液循环中的增殖。

【Mø@bac的体内抗肿瘤治疗效果】

最后，研究者证实了Mø@bac在实体瘤中的治疗效果。在4T1皮下瘤模型中，相比于单独注射细胞（Mø、M1 Mø）或者注射细胞与细菌混合液（Mø+bac），Mø@bac表现出明显增强的抑制肿瘤生长的效果，抑瘤率达到60%。在4T1原位瘤模型中，Mø@bac也显示出最突出的治疗效果。

【Mø@bac重塑免疫抑制TME及增强抗肿瘤免疫治疗的系统研究】

最后，作者分析了注射Mø@bac后小鼠体内肿瘤免疫微环境的变化。与对照组相比，Mø@bac处理后瘤内的M1型巨噬细胞数量增强、M1与M2细胞的比例上升，说明Mø@bac激活了瘤内巨噬细胞的抗肿瘤效果。在对于淋巴结的分析中，Mø@bac处理后的小鼠成熟DC细胞的比例也表现出最高水平。此外，该组中效应T细胞的浸润也显著高于对照组。说明Mø@bac调节了肿瘤免疫微环境，能够引起强效的抗肿瘤免疫反应。

【小结】

综上所述，Mø@bac在体内具有良好的肿瘤抑制能力和免疫调节能力，相比于单独的巨噬细胞，Mø@bac能够抵抗肿瘤内部的免疫抑制，维持巨噬细胞的M1表型，持续杀伤肿瘤细胞。同时，Mø@bac能够诱导TAMs细胞的M1表型，重塑肿瘤免疫微环境，引起更强效的抗肿瘤免疫反应。目前，有许多研究将细菌作为免疫微环境的调节剂使用在细胞疗法中，此外，细菌还具有天然的肿瘤靶向、定植和代谢干预能力。因此，我们认为细菌辅助细胞疗法具有广泛的研究前景。本研究提供了一种将细菌与细胞疗法结合的策略，该策略具有易操作性、高效性、和普适性，可以应用到各种类型的细菌和细胞中，对细胞疗法的发展具有重要意义。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202305384