兜兜转转，于海军一直在开发智能递药系统的路上。
2006 年从中国科学院长春应用化学研究所生物医用高分子专业博士毕业后，于海军先后在德国慕尼黑大学、美国德州大学西南医学中心和日本东北大学从事博士后研究，并于 2012 年回国加入中国科学院上海药物研究所，从事智能药物递送系统和高端制剂开发相关的科研工作。
“回国后主要在做智能递药系统或响应性的递药系统。通过化学方法合成比较新颖的高分子聚合物载体，以此构建纳米递送系统，从而实现药物的肿瘤靶向递送或时空响应性递送，实现精准治疗肿瘤的理念。” 于海军告诉生辉。
日前，于海军课题组和合作团队在 Advanced Materials 上发表了两篇肿瘤免疫治疗方面的研究论文。借此机会，生辉和于海军及其研究团队的博士研究生高晶、硕士研究生王颖婕进行了交流。
图 | 于海军课题组合影，右一为于海军（来源：受访人）
给肿瘤细胞重新打上 “标签”
细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）可通过识别和杀死癌细胞来阻止肿瘤的生长。为了避免这种免疫杀伤机制，癌细胞会在表面表达程序化死亡配体（PD-L1），PD-L1 通过结合免疫细胞表面的程序化死亡受体（PD-1）而使 T 淋巴细胞失活。肿瘤组织会分泌多种细胞因子，包括干扰素 γ（IFN-γ）等，可诱导 PD-L1 的表达。
通常情况下，细胞自噬会降解细胞质蛋白或细胞器，满足细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新需求。但是，肿瘤细胞会利用自噬机制降解 MHC-Ⅰ（主要组织相容性复合物 Ⅰ 类分子）蛋白，这样肿瘤细胞就无法将肿瘤相关抗原呈递到细胞膜表面，也就不会被相应的免疫细胞识别，从而逃避免疫细胞攻击。
“如果能用药物抑制肿瘤细胞自噬，就可以恢复肿瘤细胞的抗原表达功能，有望激活抗肿瘤免疫反应，这也是团队的切入思路。” 于海军讲道。
在筛选了四种自噬抑制剂后，团队最终瞄准了强力霉素（Doxy）。强力霉素本身是一种抗生素，能有效抑制肿瘤细胞的自噬并上调 MHC-Ⅰ 表达水平。从而增加了肿瘤细胞的抗原呈递，以此募集更多的 T 淋巴细胞并激活抗肿瘤免疫效应。
强力霉素属于亲水性药物，可无需载体，直接注射给药。“但是，从免疫调控的角度来讲，全身调控可能会产生副作用，我们一般希望其只在肿瘤部位发挥调控作用，而避免其分布在正常组织。” 于海军解释道。
为了将强力霉素精准递送到肿瘤组织，研究团队设计筛选了智能纳米囊泡，结合了可脱落聚乙二醇（PEG）外壳和 CRGDK 配体。“与脂质纳米粒（LNP）相比较，纳米囊泡本质上是一种脂质体，其应用的磷脂材料含有磷酸胆碱基团，能组装形成两亲性磷脂双层膜。脂质体中间是空心的，可以包裹亲水性小分子。” 于海军表示。
（来源：Advanced Materials, 2021, 33, 2101155）
“我们开发的纳米囊泡具有肿瘤微环境响应特性。到达肿瘤部位后，会根据肿瘤微环境的特性，脱去 PEG 外壳，正如‘变色龙’一般，” 高晶说道，“PEG 外壳使纳米囊泡在血液中避免被巨噬细胞清除，保持一定的稳定性。PEG 外壳脱去后，会暴露出名为 CRGDK 的小肽，通过识别肿瘤细胞上的神经鞭毛素受体（neuropilin-1，NRP-1），增加其肿瘤细胞的识别和摄取，从而特异性靶向肿瘤部位。与静脉注射小分子药物方式相比，纳米囊泡能够将强力霉素的肿瘤分布提升 3 倍左右。”
在这项研究中，团队让纳米囊泡携带强力霉素以及免疫调节剂 JQ1，辅助光热的方式，从而消除荷瘤小鼠的肿瘤。“我们还选用了一种温敏磷脂，借助光热效应实现时空可控的纳米囊泡解离，将药物释放出来，这种方式能够显著抑制小鼠肿瘤生长并清除 60% 的小鼠肿瘤。” 高晶表示。
让肿瘤细胞铁死亡
铁死亡是近年来发现的一种铁依赖的脂质过氧化引起的新型细胞死亡方式。
脂质即细胞膜的磷脂双分子层，如果细胞的磷脂双层膜的不饱和磷脂被氧化，那么相当于给细胞打上了过氧化脂质的标签。谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione Peroxidase 4，GPX4）与胱氨酸（Cystine, Cys）- 谷氨酸（Glutamate, Glu）逆向转运体 System Xc- 是修复过氧化脂质的主要功能蛋白。GPX4 和 System Xc- 失活会导致胞内 Glu 与胞外 Cys 的逆向转运阻断，抑制胞内谷胱甘肽合成，进而引起过氧化脂质累积并诱导细胞死亡。
铁死亡相关过氧化脂质可作为一种 “发现我” 的信号，会给免疫系统发出信号，促进树突状细胞对肿瘤抗原的识别、吞噬和处理，并将肿瘤相关抗原呈递给 CD8+ T 淋巴细胞，进而激活细胞毒性 T 淋巴细胞，清除发生脂质过氧化的细胞，维持正常的生理功能。
同时，激活的 T 淋巴细胞会分泌 IFN-γ 细胞因子，IFN-γ 会诱导细胞中脂质代谢失衡，导致脂质过氧化和肿瘤细胞的铁死亡。这体现了 IFN-γ 诱导肿瘤细胞铁死亡的级联放大作用。
为了有效激活肿瘤细胞铁死亡，增强抗肿瘤免疫疗效，研究团队设计了特别的递送载体。
（来源：Advanced Materials, 2021, 33, 2101155）
根据王颖婕的介绍，在递送载体设计上，团队合成了偶联光敏剂焦脱镁叶绿酸（PPa）和苯硼酸的两亲性酸敏感高分子嵌段共聚物，通过疏水相互作用和 π-π 共轭作用包载难溶性的小分子铁死亡诱导剂 RSL-3。实现铁死亡诱导剂的肿瘤特异性递送。“我们只希望在肿瘤细胞中发生铁死亡。” 于海军补充道。
基于 PPa 的光动力会促进 CD8+ T 淋巴细胞在肿瘤组织的浸润，会分泌 IFN-γ 并抑制 System Xc- 活性，阻断细胞内还原性物质谷胱甘肽的合成，又联用小分子铁死亡诱导剂 RSL-3，抑制 GPX4 的功能，协同诱导肿瘤细胞铁死亡，达到杀伤肿瘤细胞的目的。
进一步联合免疫检查点治疗后，细胞毒性 T 淋巴细胞在肿瘤组织中浸润增加了 4 倍，有效抑制了肿瘤的生长和转移，提高了荷瘤小鼠的生存率
“我们利用纳米粒介导的光动力作用生成活性氧，招募 T 淋巴细胞并释放 γ 干扰素，诱导肿瘤细胞铁死亡。发生铁死亡的肿瘤细胞可以进一步激活免疫效应，招募 T 淋巴细胞并分泌 γ 干扰素，进而增强铁死亡。我们用一个智能的载体系统证明了铁死亡和抗肿瘤免疫之间相互放大的级联效应。” 于海军总结道。
采访的最后，于海军也表示，正考虑做产业转化。“希望在不久的将来能有一些实质性的推进。”
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