2023年11月28日，国际学术期刊Small在线发表了西南大学前沿交叉学科研究院生物学研究中心王叶菁副教授/何华伟教授课题组的最新研究成果“Mn-Anti-CTLA4-CREKA-Sericin Nanotheragnostics for Enhanced Magnetic Resonance Imaging and Tumor Immunotherapy”。该研究制备了一种新型的丝胶基纳米诊疗剂用于增强肿瘤磁共振成像(MRI)和免疫治疗。

开发整合非侵入式诊断和主动免疫疗法的新型纳米诊疗剂对于精确和个性化的肿瘤治疗具有重要的意义，因为它不仅可以实现肿瘤的实时、精准诊断，同时还可以对肿瘤开展实时最佳治疗，减小副作用。MRI是临床上常见的非侵入性诊断技术，具有电离辐射低和成像信息丰富的优点。然而，由于灵敏度低，通常需要磁共振造影剂（CA）如钆（Gd）和锰（Mn）来增强MRI。一些CA具有组织特异性差、代谢快、弛豫率和成像效率低以及潜在的毒副效应，因此，有必要开发肿瘤靶向、代谢慢、MRI效率和生物安全性高的新型纳米诊疗剂，用于肿瘤的精准MRI诊断和主动免疫治疗。

最近，免疫疗法在恶性肿瘤治疗中受到了广泛的关注。抗CTLA-4（aCTLA-4）是一种免疫检查点抑制剂，它能与特异性白细胞分化抗原CTLA-4结合，从而阻止CTLA-4与CD80/86（B71/72）相互作用，降低调节性T细胞（Treg）的抑制活性，增加效应T细胞的数量，进一步触发免疫细胞对肿瘤的攻击。cGMP-AMP合成酶（cGAS）识别DNA后，触发cGMP-AMP与干扰素刺激因子（STING）结合，进而刺激I型干扰素释放杀伤肿瘤细胞。最近的多项研究表明Mn2+可以激活cGAS-STING通路从而产生强大的免疫应答反应。作为cGAS和T1 CA的激动剂，Mn2+在抗肿瘤免疫反应和MRI方面显示出了巨大的应用潜能，然而通常需要用蛋白质/有机分子修饰以减少其潜在的副作用。

如何将aCTLA-4和Mn2+精准地递送到肿瘤部位，目前仍然是MRI和免疫疗法面临的一大挑战。纤维蛋白在肿瘤血管中高表达，是肿瘤靶向给药的热门靶点。Cys-Arg-Glu-Lys-Ala（CREKA）是一种能与纤维蛋白特异性结合的肿瘤靶向五肽。然而，CREKA可能会被血管内源性蛋白酶降解，导致肿瘤靶向性能下降。因此，有必要将CREKA与高效递送载体偶联，用于肿瘤靶向精准诊疗。丝胶蛋白（SS）是一种来自蚕茧的水溶性蛋白，具有良好的生物相容性、生物可降解性、促细胞粘附和增殖活性，因其两亲性和高反应活性已被应用于化妆品、创伤愈合、组织工程和药物递送等领域。团队先前的研究发现SS可通过其天然的pH响应性直接靶向肿瘤。这些研究凸显了SS和CREKA在肿瘤靶向治疗中的巨大潜力。

为克服肿瘤靶向递送aCTLA-4和Mn2+以增强MRI和免疫疗法的瓶颈，研究团队设计了一种纳米诊疗微球Mn-CREKA-aCTLA-4-SS (MCCS)，其中Mn2+可以激活cGAS-STING通路，增强MRI效率；SS和CREKA用作肿瘤靶向递送aCTLA-4和Mn2+的高效递送载体和保护剂；aCTLA-4用作先天性免疫系统的激活剂。我们的研究表明，MCCS具有良好的肿瘤靶向能力，在体内外均能有效增强MRI和杀伤肿瘤的功效，且几乎没有不良反应。这些结果显示了MCCS在肿瘤靶向的诊疗一体化(结合MRI诊断和精准免疫治疗)方面的巨大潜力。该研究进一步拓展了丝胶蛋白在生物医学的应用，为提高蚕丝蛋白的价值、推动蚕桑产业转型升级、弘扬蚕桑丝绸文化做出了积极的贡献。

图 MCCS增强肿瘤靶向MRI和免疫治疗的示意图

西部（重庆）科学城种质创制大科学中心/西南大学生物学研究中心为研究论文第一署名单位。中心硕士毕业生黄子轩(现为上海交通大学在读博士)为论文第一作者，川北医学院吴君博士、西南大学王叶菁副教授和何华伟教授为共同通讯作者。本研究得到了川北医学院苏灿博士、中心硕士毕业生李婉婷、重庆大学李戊玲博士、陆军医科大学武敏硕士、西南大学赵萍教授和夏庆友教授的大力支持，同时获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金重点项目、重庆市自然科学基金创新群体/面上项目、中央高校基本科研业务费团队项目、重庆市教委科技计划重点项目、重庆市留学人员回国创业创新支持计划、西部（重庆）科学城种质创制大科学中心和西南大学生物学一流学科建设的支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202306912