低强度聚焦超声引导CXCL10、IL-2和aPD-L1序贯递送增强胶质母细胞瘤免疫治疗的“开源节流”策略

作者及机构
本研究由Lei Dong、Yini Zhu、Haoge Zhang等共同完成，通讯作者为Shenghong Ju、Xiaoyuan Chen、Haijun Zhang和Jinbing Xie。研究团队来自中国东南大学医学院附属中大医院肿瘤科、江苏省人工智能影像与介入放射学国家重点实验室培育中心，部分作者来自新加坡国立大学和澳门大学。论文发表于*Advanced Materials*期刊，2024年9月12日在线发表（DOI: 10.1002/adma.202407235）。

学术背景
胶质母细胞瘤（Glioblastoma, GBM）是恶性程度最高的原发性脑肿瘤，传统手术、放化疗效果有限，免疫治疗因免疫抑制性肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）和血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）的限制难以奏效。研究团队提出“开源节流”（Open-Source Throttling）策略：通过低强度聚焦超声（Low-Intensity Focused Ultrasound, LIFU）引导序贯递送CXCL10（招募CD8+ T细胞）、IL-2（减少T细胞耗竭）和aPD-L1（免疫检查点抑制剂），以增强T细胞浸润并逆转TME免疫抑制。

研究流程与方法
1. 载体构建与表征
- CXCL10负载微泡（C@MBs）：采用磷脂包裹全氟丙烷气体，负载CXCL10（封装效率96%），平均粒径1178 nm，通过LIFU（0.40 W/cm²）触发释放。
- IL-2/aPD-L1负载纳米泡（IP@DCNBs）：以PLGA（聚乳酸-羟基乙酸共聚物）为内核，融合成熟树突状细胞膜（DC membrane, DM）形成仿生纳米泡，负载IL-2（封装效率95%）和aPD-L1（62%），通过LIFU（1.58 W/cm²）触发“空化效应”释放。

1. 体外实验验证

   • CXCL10招募T细胞：Transwell实验显示，LIFU-C@MBs组T细胞迁移量比游离CXCL10组高1.72倍（流式细胞术数据）。
     
   • IL-2抑制T细胞耗竭：WB和流式分析证实，IP@DCNBs组PD-1、TIM-3和CTLA-4表达量分别降低4.41倍、3.27倍和2.42倍。
     

2. 体内疗效评估

   • GBM原位小鼠模型：GL261细胞颅内接种后，LIFU序贯治疗组（C@MBs + IP@DCNBs）肿瘤体积缩小3.39倍（MRI定量），生存期显著延长（Log-rank检验，p<0.001）。
     
   • 免疫微环境调控：ELISA检测显示，治疗组肿瘤内IFN-γ和TNF-α水平分别升高3.65倍和7.54倍，TGF-β和IL-10降低60%-72%。
     

3. 安全性分析

   • LIFU（0.40 W/cm²）可逆性开放BBB，持续3小时，未引起脑组织炎症或凋亡（H&E和TUNEL染色验证）。
     
   • 血液生化指标（ALT、AST等）和器官病理学未见异常（表S2-S3）。
     

主要结果
1. 靶向递送效率：LIFU-C@MBs使脑内CXCL10浓度提升46倍，IP@DCNBs使aPD-L1在肿瘤区域富集（荧光成像验证）。
2. 免疫细胞动态：治疗组CD8+ T细胞比例增加3.39倍，Treg细胞减少6.82倍，CD8+/Treg比值提升18.74倍（流式数据）。
3. 长效免疫记忆：存活小鼠二次接种肿瘤后无复发，脾脏效应记忆T细胞（TEM）比例升高2.14倍（图S42）。

结论与意义
本研究首次提出LIFU引导的“开源节流”策略，通过时空精准调控T细胞招募与活化，克服了GBM免疫治疗的三大瓶颈：BBB穿透不足、T细胞浸润少和耗竭。其科学价值在于：
1. 方法学创新：LIFU分阶段触发不同载体释放，避免系统性毒性；
2. 临床转化潜力：微泡和纳米泡已通过FDA批准用于超声造影，技术成熟度高；
3. 广谱应用可能：该策略可扩展至其他免疫抑制性肿瘤（如胰腺癌）。

研究亮点
1. 多级联设计：CXCL10-IL-2-aPD-L1序贯递送形成“招募-激活-维持”闭环；
2. 仿生载体优化：DC膜修饰纳米泡增强肿瘤靶向性和抗原提呈；
3. 动态监测技术：结合MRI和活体荧光成像实现治疗全程可视化。

其他价值
研究揭示了CXCL10-IL-2协同作用的新机制，并为超声介导的脑部药物递送提供了标准化参数（如LIFU强度0.⁴⁰⁄₁.58 W/cm²）。团队开发的“空化效应”量化模型（图S6）可为后续研究提供工具支持。