该研究由上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔颌面-头颈肿瘤科的孙树洋（Shuyang Sun）团队联合西安交通大学化学工程与技术学院陈鑫（Xin Chen）团队，以及新南威尔士大学Justin Justin Gooding团队共同完成。第一作者为吴亚萍（Yaping Wu）。该论文于2023年发表在材料科学领域权威期刊 Advanced Materials 上。

该研究属于肿瘤免疫治疗与生物材料交叉领域，聚焦于头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）的联合治疗。HNSCC具有高度异质性、强侵袭性和频繁的淋巴结转移倾向，传统放化疗疗效有限，而免疫检查点阻断疗法在复发/转移患者中的客观缓解率不足20%。肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）中存在的免疫抑制性细胞，如耐受性树突状细胞（dendritic cells，DCs）和M2型肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages，TAMs），以及多梳环指癌基因BMI1的异常高表达，均是导致HNSCC免疫治疗耐药的关键因素。针对上述双重挑战，该研究构建了一种可注射的温敏纳米复合水凝胶，用于同时调控免疫抑制微环境和降解BMI1蛋白，以提高HNSCC的免疫治疗效果。

该研究的工作流程主要围绕纳米复合水凝胶的构建、体外功能验证以及体内抗肿瘤评估展开。首先，研究者设计并合成了一种靶向BMI1的肽基蛋白降解靶向嵌合体（proteolysis-targeting chimeras，PROTAC）。通过荧光偏振和热迁移实验筛选出与BMI1亲和力最强的PHC3-1肽段，将其与VHL E3连接酶配体IYP(OH)AL通过6-氨基己酸连接子连接，构建出肽基PROTAC。随后，将紫杉醇（paclitaxel）负载于介孔二氧化硅纳米颗粒（mesoporous silica nanoparticles，MSNs）的孔道中，并将肽基PROTAC通过二硫键修饰在颗粒表面，形成pepm@pac。最后，在该纳米颗粒表面包覆鳞状细胞癌细胞株SCC7的癌细胞膜（cancer cell membrane，CCM），得到pepm@pacc。TEM、EDX、FTIR、zeta电位、荧光光谱和SDS-PAGE等表征证实了各步修饰的成功。另一类纳米颗粒为r837@caco3（RC），其以碳酸钙为载体包覆Toll样受体7激动剂咪喹莫特（R837）。两种纳米颗粒共同分散于PLGA-PEG-PLGA温敏水凝胶前体溶液中，形成可注射纳米复合水凝胶pp-rc-h。

在体外实验中，研究团队分别考察了pepm@pacc对SCC7肿瘤细胞的选择性摄取与杀伤能力，以及RC对免疫细胞的调控能力。结果显示，包覆癌细胞膜后，pepm@pacc在SCC7细胞中的内化效率显著高于正常口腔角质形成细胞HOK，而未包覆膜的pepm@pac则无此选择性。进入肿瘤细胞后，经谷胱甘肽（glutathione，GSH）响应性二硫键断裂释放的肽基PROTAC可有效降解BMI1及BMI1依赖的H2A泛素化水平，同时释放的紫杉醇发挥化疗作用，协同抑制SCC7细胞的增殖、迁移和侵袭。对于免疫细胞，RC在酸性环境中可快速碱化环境并持续释放R837，促进骨髓来源巨噬细胞从M2型向M1型极化和骨髓来源树突状细胞成熟。流式细胞术结果显示，RC处理后M1型巨噬细胞比例从约30%升至70%以上，而成熟DCs比例从19.9%升至40.5%。将pepm@pacc与RC共同负载于水凝胶后，各组分功能保持良好，且对巨噬细胞无明显毒性。

体内抗肿瘤评价采用SCC7荷瘤小鼠模型。荧光成像显示纳米颗粒在水凝胶中能长时间滞留于注射部位，且随水凝胶降解逐渐释放并渗透至肿瘤组织。治疗实验设置PLGA-PEG-PLGA水凝胶、pepm@pacc-h、rc-h和pp-rc-h四组。结果表明，pp-rc-h组肿瘤体积和重量最小，生存期最长。免疫组化和免疫印迹证实pp-rc-h可明显下调肿瘤组织中BMI1蛋白水平。H&E、Ki-67和TUNEL染色显示pp-rc-h对肿瘤组织破坏最严重，细胞增殖受抑且凋亡最显著。免疫细胞分析表明，pp-rc-h组中M1/M2巨噬细胞比值和成熟DCs比例显著升高，同时CD8+/CD4+ T细胞比值显著增加，优于单一组分水凝胶组，说明BMI1降解与免疫微环境调控具有协同增效作用。在肺转移模型中，pp-rc-h组肺转移结节数最少，肺组织结构保持最完整。此外，各组小鼠体重、脾脏重量、主要脏器组织学、血液生化指标及脾脏免疫细胞比例均未见显著异常，表明该纳米复合水凝胶体系具有良好的生物安全性。

该研究的主要结论是，通过构建同时负载肽基PROTAC靶向BMI1降解系统和免疫佐剂R837的可注射纳米复合水凝胶，可在TME中响应性释放不同功能纳米颗粒，实现对免疫抑制微环境的调控和BMI1蛋白的选择性降解，从而增强HNSCC的免疫治疗效果。该策略在抑制肿瘤生长和转移方面均显示出显著优势，并具有良好的生物相容性。相较于传统的小分子BMI1抑制剂，该研究首次将肽基PROTAC策略引入HNSCC治疗，并利用纳米递送系统弥补了肽类药物稳定性差和细胞穿透性弱的不足。同时，模块化的设计理念为未来靶向其他蛋白或联合其他化疗药物提供了可拓展的平台。该研究还展示了癌膜同源靶向、GSH响应性释放和碳酸钙介导的pH调控等多重机制的协同效应，为实体瘤特别是表达于表浅黏膜的HNSCC提供了精准、长效的局部治疗新途径。不过，作者也指出了研究的局限性，包括疗效评估基于鼠源细胞系模型而非患者来源异种移植模型，以及尚未在大型动物模型中确定最佳给药剂量方案，这些问题有待后续研究进一步解决。