研究背景

圍手術(shù)期是控制或根除殘留腫瘤、防止其復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的獨特窗口期，充分利用這一關(guān)鍵時期對充分發(fā)揮免疫治療的潛力至關(guān)重要。因此，有必要通過現(xiàn)有的或新的免疫調(diào)節(jié)方法來減輕術(shù)后傷口微環(huán)境與免疫治療之間的干擾，確保免疫調(diào)節(jié)劑在可耐受和可控的范圍內(nèi)增強免疫治療的效果。

研究內(nèi)容

2025年2月，來自西南大學(xué)的李翀教授團(tuán)隊在材料領(lǐng)域頂尖期刊Advanced Materials （IF 27.4）上發(fā)表了題為“An Integrated Modular Vaccination System for Spatiotemporally Separated Perioperative Cancer Immunotherapy”的文章。該文章主要探討了一種集成模塊化疫苗接種系統(tǒng)，旨在改善圍手術(shù)期癌癥免疫治療的效果。在此，作者報道了一種由工程化角蛋白制備的模塊化微針，該微針負(fù)載有個性化抗腫瘤疫苗——癌細(xì)胞（CM）膜包被的AS01 脂質(zhì)體（CLPs），它能夠在空間和時間上將免疫細(xì)胞活化所需的免疫治療微環(huán)境與傷口愈合微環(huán)境區(qū)分開來。

圖1.模塊化微針用于癌癥免疫治療的機(jī)制：

1.微針與疫苗：上圖是模塊化微針，頂端負(fù)載腫瘤疫苗（CLP）。微針可穿透皮膚，將疫苗遞送至目標(biāo)位置。

2.表皮微環(huán)境：中圖為表皮微環(huán)境，微針的針根層留存于此，其中的成分能招募樹突狀細(xì)胞（DC）。DC 攝取 CLP 后進(jìn)行抗原呈遞，激活免疫系統(tǒng)。

3.真皮微環(huán)境：下圖為真皮微環(huán)境，微針的針尖層深入其中，可減輕炎癥、促進(jìn)組織修復(fù)，同時針對殘余癌細(xì)胞發(fā)揮作用。

4. 右圖：人體循環(huán)系統(tǒng)，顯示激活的免疫細(xì)胞可通過循環(huán)系統(tǒng)到達(dá)全身各處，攻擊癌細(xì)胞。

該系統(tǒng)的關(guān)鍵特點包括：

?工程化角蛋白微針：微針由工程化的角蛋白制成，具有不同的功能層。針根層KTMN基于重組角蛋白-84-T）主要保留在表皮中，促進(jìn)樹突狀細(xì)胞的招募，以實現(xiàn)最大化的抗原呈遞。而針尖層KαMN（基于重組角蛋白-81-1Aα）位于真皮中，能夠快速減輕炎癥反應(yīng)，同時促進(jìn)組織修復(fù)和再生。

?空間和時間的分離：該系統(tǒng)通過模塊化的微針設(shè)計，能夠在免疫細(xì)胞激活所需的微環(huán)境與傷口愈合的微環(huán)境之間進(jìn)行空間和時間上的區(qū)分。

?最大化免疫治療效果：通過這種時空分割的方法，系統(tǒng)能夠在促進(jìn)傷口愈合的同時，將腫瘤微環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)槊庖叽碳顟B(tài)，并延長無復(fù)發(fā)生存期，具備最大化免疫治療的效果，適合在整個圍手術(shù)期內(nèi)應(yīng)用。

在本研究中，作者基于瑞明生物的實時單細(xì)胞多功能分析儀，在體外單細(xì)胞水平上直觀地驗證了負(fù)載有個性化抗腫瘤疫苗——癌細(xì)胞（CM）膜包被的AS01 脂質(zhì)體（CLPs）的微針可被樹突狀細(xì)胞（DCs）靶向并攝取，為基于SRK84-T 的針根層招募DC 以最大化免疫治療效果提供基礎(chǔ)理論支撐。

圖2. KTMN 作為空間調(diào)節(jié)模塊招募樹突狀細(xì)胞（DCs）并釋放疫苗以最大化抗原利用。A）體外實驗中，涂有SRK84-T 的微針周圍招募細(xì)胞的活/死染色。綠色代表活的DC 細(xì)胞。比例尺，100 μm。B）體內(nèi)實驗中，由KTMN 招募的DC 細(xì)胞的代表性免疫熒光圖像。比例尺，75 μm。C）CLP 的代表性透射電子顯微鏡圖像。比例尺，500 μm。D）使用實時單細(xì)胞多功能分析儀對DC 細(xì)胞攝取CLP 的定量和成像。比例尺，50 μm。E）LP 和 CLP（綠色）與DCs（CD11c 標(biāo)記）共定位的代表性免疫熒光圖像。比例尺，150 μm。F）注射24 小時后不同組引流淋巴結(jié)（TDLNs）的體外熒光成像及熒光強度定量分析（n = 4）。G）Mig DC 的 MHC II 平均熒光強度（MFI）圖。H）TDLNs 中成熟DCs（CD11c+CD80+CD86+）的定量（n = 4）。****p < 0.0001；**p < 0.01；*p < 0.05。I）處理24 小時后，對應(yīng)CD4+ T 細(xì)胞、CD8+ T細(xì)胞、CD19+ B 細(xì)胞CD69 表達(dá)的MFI 定量（n = 4）。

實時單細(xì)胞多功能分析儀

單細(xì)胞研究對于理解細(xì)胞的組成、生理行為與功能的多樣性具有重要意義。基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、代謝組學(xué)等分析技術(shù)為單細(xì)胞研究提供了有力工具。
主要性能有：

1.高時空分辨率：可以在亞細(xì)胞水平（細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核）原位、定量檢測。

2.多功能檢測：可以檢測單個活細(xì)胞內(nèi)的百余種小分子含量（如乳酸、ATP、ROS等）及酶活性（葡萄糖甘酶等）。

3.細(xì)胞器提?。簛喖?xì)胞水平提取細(xì)胞器；也可將藥物或其它物質(zhì)微創(chuàng)注入細(xì)胞內(nèi)。

4.組織和活體：動態(tài)監(jiān)測多種生理信號變化（如針灸研究，腦神經(jīng)研究等）。

在生物材料領(lǐng)域，實時單細(xì)胞多功能分析技術(shù)可以從單細(xì)胞或亞細(xì)胞水平上幫助研究人員高效直觀并深入了解細(xì)胞與生物材料之間的相互作用，從而優(yōu)化生物材料的性能；監(jiān)測細(xì)胞在接觸生物材料后的代謝變化，及時發(fā)現(xiàn)潛在的毒性或不良反應(yīng)，為生物材料的安全性評估提供重要依據(jù)；同時輔助篩選出對細(xì)胞代謝具有積極影響的生物材料成分或結(jié)構(gòu)，進(jìn)而指導(dǎo)新型生物材料的設(shè)計和合成。該技術(shù)有助于為生物材料的研發(fā)及應(yīng)用提供更加深入的理論基礎(chǔ)。

拓展閱讀

Nature Communications (IF 17.7) | 單細(xì)胞分析評估ROS水平助力衍生脂質(zhì)體研究

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參考文獻(xiàn)

Feiyan Gao, Chong Li, et al. An Integrated Modular Vaccination System for Spatiotemporally Separated Perioperative Cancer Immunotherapy. Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2025-02-11 , DOI: 10.1002/adma.202418322