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针对上述问题，中国科研院大学肖海华研究员、中国医学科研院北京协和医学院放射医学研究所黄帆研究员和北京大学人民医院王建六主任团队研究开发了一种合成高密度脂蛋白（sHDL）纳米圆盘（sHDL@Pt），用于SPECT/荧光双模态成像引导的Pt(IV)前药递送。研究设计并合成了一种Pt(IV)前药（C2-Pt(IV)-C12），其包含顺铂中间体核心和两个不对称脂质配体，能够有效诱导癌细胞DNA损伤并增加双链DNA（dsDNA）片段的产生，进而显著激活cGAS-STING通路。为了可视化sHDL@Pt的肿瘤积累能力，研究将FDA批准的荧光染料（ICG）和放射性核素（99mTc）加载到纳米载体中，分别用于近红外二区（NIR-II）荧光成像和单光子发射计算机断层扫描（SPECT）成像。实验结果表明，sHDL@Pt在4T1和GL261-Luc肿瘤小鼠模型中能够高效积累于肿瘤部位，并且相比顺铂，sHDL@Pt顺利获得引发强烈的细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）反应表现出更强的肿瘤抑制效果。此外，sHDL@Pt与抗PD-1抗体（aPD-1）联合使用具有协同效应。该研究强调了这些纳米圆盘在启动和激活先天免疫以促进肿瘤消融方面的潜力。该研究于2025年8月8日以《Synthetic High-Density Lipoprotein Mimicking Nanodiscs with Pt(IV) Prodrug Enable Tumor Targeting and cGAS-STING Pathway Activation for Chemo-Immunotherapy》为题发表于《Advanced Materials》上（DOI: 10.1002/adma.202506011）。

图1 sHDL@Pt纳米圆盘的制备及作用机制示意图。（a）Pt(IV)前药的结构式及其在体内还原为Pt(II)的机制；（b）sHDL@Pt的制备示意图；（c）顺利获得NIR-II荧光成像和SPECT成像技术发现sHDL@Pt可有效在肿瘤部位积累，诱导严重DNA损伤，激活cGAS-STING通路，促进树突状细胞成熟和T细胞增殖，触发细胞毒性T淋巴细胞反应，抑制肿瘤生长

（1）sHDL@Pt的细胞摄取及在内质网中的积累

C2-Pt(IV)-C12顺利获得顺铂氧化并与十二烷酸酐和乙酸酐反应合成，其结构经核磁共振光谱确认。sHDL@Pt由22A、DMPC和C2-Pt(IV)-C12按1:5:10质量比组装而成，粒径约10 nm。用荧光染料Cy5.5标记sHDL@Pt形成Cy5.5/sHDL@Pt（图2A）。共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）观察到，GL261细胞与Cy5.5/sHDL@Pt孵育时，随孵育时间延长，细胞内荧光强度增加（图2B），孵育7小时的细胞荧光强度比1小时增加了2.6倍（图2C、D）。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）检测显示，GL261细胞内sHDL@Pt含量随孵育时间延长而增加（图2E），且sHDL@Pt的摄取量比顺铂高约一个数量级。ICP-MS实验还表明，sHDL@Pt在GL261细胞的细胞核和内质网中均有富集，而顺铂主要富集在细胞核中，分别有3.8%的顺铂和8.1%的sHDL@Pt富集在线粒体中（图2F、G）。这表明sHDL@Pt能够进入癌细胞并主要定位于细胞核和内质网。

图2 sHDL@Pt的细胞摄取及在内质网中的积累。（a）sHDL@Pt处理癌细胞的实验示意图；（b）GL261细胞与Cy5.5/sHDL@Pt共孵育1、4、7小时后的代表性共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）图像，细胞核用DAPI染色（蓝色），细胞骨架用肌动蛋白染色（绿色），Cy5.5为红色，图中为三张图像的叠加（实验独立重复3次，结果相似），比例尺为10 µm；（c）用流式细胞术（FCM）评估GL261细胞摄取Cy5.5/sHDL@Pt在1、4、7小时后的结果（n = 3）；（d）（c）中荧光强度的定量结果；（e）GL261细胞分别用20 µM Pt的顺铂和sHDL@Pt处理0.5、1、3小时后细胞内Pt含量（n = 3）；（f）用ICP-MS检测GL261细胞与2 µM的顺铂和sHDL@Pt共孵育2小时后Pt在内质网、细胞核和线粒体中的分布（n = 4）；（g）Pt在内质网、细胞核和线粒体中的分布比例。数据以均值±标准差表示，（d）用单因素方差分析（ANOVA）结合Bonferroni多重比较后检验分析数据，（e）和（f）用双因素方差分析结合Bonferroni多重比较后检验分析数据，*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，****p < 0.0001

（2）sHDL@Pt有效诱导癌细胞死亡

MTT实验结果表明，sHDL@Pt对GL261、MDA-MB-231、Ishikawa和4T1等多种癌细胞系的细胞毒性高于顺铂（图3A）。sHDL@Pt的IC50值分别为GL261的1.3 ± 0.1 µM、MDA-MB-231的2.8 ± 0.5 µM、Ishikawa的2.0 ± 0.6 µM和4T1的0.8 ± 0.07 µM（图3B）。MDA-MB-231细胞系中顺铂与sHDL@Pt的IC50比值为22，显示sHDL@Pt对三阴性乳腺癌的抗肿瘤活性显著高于顺铂。sHDL@Pt诱导的凋亡率是顺铂的4.3倍（图3C、D）。3D细胞球体的活/死染色结果显示，顺铂处理的细胞在3D细胞球体外围显示强绿色荧光（活细胞标志）和弱红色荧光（死细胞标志），而sHDL@Pt处理的细胞在3D细胞球体内部显示强红色荧光和极少量绿色荧光，表明sHDL@Pt的细胞毒性更高且能穿透3D肿瘤细胞结构（图3E）。克隆形成实验显示，sHDL@Pt处理的GL261细胞克隆数量显著减少，而顺铂处理的细胞克隆数量较多（图3F）。这些结果表明sHDL@Pt能显著抑制肿瘤细胞生长（图3G）。

图3 sHDL@Pt有效诱导癌细胞死亡。（a）药物剂量反应曲线（n = 3）：GL261、MDA-MB-231、ISK和4T1细胞分别用顺铂和sHDL@Pt处理；（b）顺铂和sHDL@Pt在GL261、MDA-MB-231、ISK和4T1癌细胞中的IC50值；（c）GL261细胞用顺铂和sHDL@Pt（5 µM，24 h）处理后的凋亡检测（n = 3）；（d）GL261细胞用顺铂和sHDL@Pt（5 µM，24 h）处理后的凋亡比例统计（n = 3）；（e）3D细胞球体用顺铂和sHDL@Pt（10 µM，24 h）处理后的代表性CLSM图像（实验独立重复3次，结果相似）；（f）sHDL@Pt（0.2 µM）有效抑制GL261细胞的克隆形成能力，结晶紫染色显示克隆形成能力（实验独立重复3次，结果相似）；（g）sHDL@Pt诱导肿瘤细胞死亡的示意图。数据以均值±标准差表示，（d）用单因素方差分析（ANOVA）结合Bonferroni多重比较后检验分析数据，*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，****p < 0.0001

图4 sHDL@Pt激活cGAS-STING通路。（a）4T1细胞用顺铂和sHDL@Pt（2 µM，24 h）处理后γ-H2AX的代表性CLSM图像；（b）~（d）分别为对照组、顺铂组和sHDL@Pt组沿（a）中白虚线的荧光共定位分析；（e）用流式细胞术（FCM）分析4T1细胞用顺铂和sHDL@Pt（2 µM，24 h）处理后γ-H2AX的表达水平；（f）（e）中γ-H2AX表达水平的定量分析；（g）4T1细胞用顺铂和sHDL@Pt（1 µM，24 h）处理后P-TBK1、P-IRF3和P-STING表达的Western blot分析。实验独立重复3次，结果相似。数据以均值±标准差表示，（f）用单因素方差分析（ANOVA）结合Bonferroni多重比较后检验分析数据，*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，****p < 0.0001

（4）MDA-MB-231细胞用顺铂和sHDL@Pt处理后的转录组分析

RNA测序分析显示，MDA-MB-231细胞经PBS、顺铂和sHDL@Pt处理后共鉴定出11394个基因，PCA和维恩图显示各组间转录组存在显著差异（图5A、B）。与对照组相比，sHDL@Pt处理组有10133个差异表达基因，其中4960个上调，5173个下调（图5C）。与顺铂处理组相比，sHDL@Pt处理组有6789个差异表达基因，其中3390个上调，3399个下调（图5D）。GO富集分析显示，sHDL@Pt处理的MDA-MB-231细胞中，与细胞对DNA损伤应答、DNA修复、DNA复制、DNA重组及同源重组修复双链断裂相关的基因表达受影响（图5E）。KEGG和GSEA分析表明，sHDL@Pt显著影响内质网中的蛋白质处理、DNA复制、同源重组、错配修复及FoxO信号通路、PD-L1表达和PD-1检查点通路等免疫和炎症相关信号通路（图5F、G；图S9，支持信息）。与对照组相比，sHDL@Pt处理组中与cGAS-STING通路直接相关的基因（TBK1、CGAS、IRF3和H2AX）表达上调（图5H）。这些结果表明，sHDL@Pt顺利获得诱导DNA损伤、改变蛋白磷酸化和调节通路相关基因的表达来调控cGAS-STING通路，可能增强免疫刺激因子的表达和释放，重塑免疫抑制微环境（图5I）。

图5 MDA-MB-231细胞用顺铂和sHDL@Pt处理后的转录组分析。（a）MDA-MB-231细胞用对照、顺铂和sHDL@Pt处理后的基因表达主成分分析（PCA）得分图；（b）鉴定的差异表达基因的维恩图；（c）~（d）分别为MDA-MB-231细胞用sHDL@Pt与对照组、sHDL@Pt与顺铂组处理后的火山图；（e）MDA-MB-231细胞用sHDL@Pt与对照组处理后的基因本体（GO）生物过程分类；（f）MDA-MB-231细胞用sHDL@Pt与对照组处理后的京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析；（g）基因集富集分析（GSEA）显示MDA-MB-231细胞用sHDL@Pt与对照组处理后同源重组通路的正富集（数据用GSEA软件包分析，未作修改）；（h）MDA-MB-231细胞用sHDL@Pt与对照组处理后的基因表达热图；（i）MDA-MB-231细胞用sHDL@Pt处理后的潜在机制图。n = 3实验重复

（5）顺利获得多模态成像评估sHDL@Pt在体内靶向肿瘤区域的能力

99mTc/sHDL@Pt顺利获得DSPE-PEG2000-DTPA制备并用Na99mTcO4标记（图6A），其在小鼠体内的α相半衰期为0.72 ± 0.23 h，比Na99mTcO4长。SPECT成像显示99mTc/sHDL@Pt静脉注射后能快速在肿瘤部位积累，并在给药后4小时达到最高放射性信号（图6B），显示出更强的肿瘤靶向能力和更长的保留时间。ICG/sHDL@Pt顺利获得FDA批准的NIR-II荧光染料ICG标记（图6C），其在小鼠体内的循环半衰期在α相为0.43 ± 0.08小时，β相为5.06 ± 4.40小时。NIR-II荧光成像显示ICG/sHDL@Pt静脉注射后能快速在肿瘤部位积累，在给药后4小时达到最高荧光强度，且在肿瘤部位的保留时间超过96小时（图6D，图6E）。给药96小时后，收集小鼠的心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏和肿瘤进行成像（图6F），结果显示肿瘤部位的荧光信号分别是心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏的28.4、3.9、18.0、9.3和4.0倍（图6G）。ICG/sHDL@Pt被静脉注射到胶质母细胞瘤（GBM）小鼠模型中，72小时后收集大脑和主要器官进行NIR-II荧光成像（图6H）。结果显示ICG/sHDL@Pt能快速穿过血脑屏障并到达脑肿瘤部位，且在肿瘤部位的保留时间超过96小时。给药96小时后，收集小鼠的心肝脾肺肾和大脑进行成像，结果显示荧光信号主要富集在脑肿瘤部位，其他脑区荧光较少，肿瘤部位的荧光信号分别是心脏、脾脏、肺和肾脏的6.3、3.6、3.9和1.5倍。这些结果表明sHDL@Pt能有效靶向并积累于恶性脑肿瘤。

（6）sHDL@Pt在多种癌症模型中抑制肿瘤生长

在TNBC模型中，4T1肿瘤小鼠用顺铂和sHDL@Pt（Pt剂量1.0 mg/kg）处理，PBS作对照（图7A）。顺铂组TGI为57%，sHDL@Pt组TGI达76%，且sHDL@Pt组小鼠全部存活，而对照组和顺铂组小鼠均在36天内死亡（图7B、C）。在免疫“冷”TNBC模型中，评估了aPD-1及其与sHDL@Pt联合（sHDL@Pt + aPD-1）的抗肿瘤效果（图7D）。aPD-1的TGI为57%，而sHDL@Pt + aPD-1的TGI达88%（图7E），且其处理的小鼠中位生存期为42天，比单独aPD-1处理的小鼠（36天）更长（图7F）。第26天测量肿瘤中免疫细胞反应，sHDL@Pt + aPD-1处理的小鼠中成熟DCs（CD11c+ CD80+ CD86+）比例约48%，显著高于对照组（约28%）和单独aPD-1处理的小鼠（约38%）；CD8+ T细胞数量分别是对照组和单独aPD-1处理小鼠的1.8倍和1.2倍；Foxp3水平显著低于对照组或单独aPD-1处理的小鼠；MDSCs频率最低（图7G），表明sHDL@Pt + aPD-1能刺激系统性免疫反应，有效抑制肿瘤生长。在GL261-luc肿瘤小鼠模型中，sHDL@Pt能有效抑制肿瘤生长（图7H–J）。H&E染色显示，对照组小鼠大脑中肿瘤细胞显著浸润，而sHDL@Pt处理组小鼠大脑中仅检测到少量肿瘤细胞，且肿瘤组织中细胞损伤严重（图7K）。GL261-luc肿瘤小鼠模型的长期生存评估显示，对照组小鼠中位生存时间为40天，sHDL@Pt处理组小鼠中位生存时间显著延长至60天（图7L）。

图7 sHDL@Pt在多种癌症模型中抑制肿瘤生长。（a）三阴性乳腺癌（TNBC）治疗时间表示意图；（b）TNBC肿瘤生长抑制曲线比较；（c）TNBC用对照、顺铂和sHDL@Pt处理后的生存曲线（n = 5）；（d）sHDL@Pt与抗PD-1（aPD-1）疗法在TNBC小鼠模型中协同作用示意图；（e）TNBC用sHDL@Pt和aPD-1协同治疗后的肿瘤生长抑制曲线比较；（f）TNBC用sHDL@Pt和aPD-1协同治疗后的生存曲线；（g）肿瘤组织中CD45+ T细胞中Gr-1+ CD11b+细胞的百分比（n = 5）；（h）胶质母细胞瘤（GBM）治疗时间表示意图；（i）原位GBM模型用顺铂和sHDL@Pt处理后的体内生物发光成像（n = 5）；（j）顺利获得分析生物发光信号的归一化强度评估的平均肿瘤生长动力学（n = 5）；（k）用顺铂和sHDL@Pt处理后的全脑切片的代表性H&E染色；（l）GBM用对照、顺铂和sHDL@Pt处理后的生存曲线（n = 5）。数据以均值±标准差表示，（g）用单因素方差分析（ANOVA）结合Bonferroni多重比较后检验分析数据，（b、e、j）用双因素方差分析结合Bonferroni多重比较后检验分析数据，（c、f、l）用对数秩Mantel-Cox检验分析数据，*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，****p < 0.0001