Engineered microparticles modulate arginine metabolism to repolarize tumor-associated macrophages for refractory colorectal cancer treatment
工程化微粒通过调节精氨酸代谢来重新极化肿瘤相关巨噬细胞,从而用于难治性结直肠癌的治疗。
| 期刊: | Journal of Translational Medicine | 影响因子: | 6.100 |
| 时间: | 2024 | 起止号: | 2024 Oct 7;22(1):908. |
| doi: | 10.1186/s12967-024-05652-3 | 研究方向: | 代谢、肿瘤 |
| 疾病类型: | 肠癌 | 细胞类型: | 巨噬细胞 |
文献解析
1 文献背景信息
标题/作者/期刊/年份
Engineered microparticles modulate arginine metabolism to repolarize tumor-associated macrophages for refractory colorectal cancer treatment
Jun Wang 等,Journal of Translational Medicine,2024-10-07(IF≈6.1,Springer/BMC)。
研究领域与背景
结直肠癌(CRC)免疫治疗响应率低,肿瘤相关巨噬细胞(TAM)以 M2 表型为主、精氨酸代谢紊乱(高 Arg1、低 iNOS)是关键抑制因素。天然化合物 piceatannol 3'-O-glucoside(PG)可抑制 Arg1 并激活 iNOS,但靶向递送及与光动力协同尚未解决。
研究动机
填补“利用肿瘤来源微粒(MP)共递送 PG 与光敏剂 ICG,重编程 TAM 代谢并增强抗肿瘤免疫”的机制与转化空缺。
2 研究问题与假设
核心问题
如何通过工程化肿瘤微粒(PG/ICG@MP)同步抑制 Arg1-激活 iNOS,使 TAM 由 M2 极化为 M1,以克服难治 CRC?
假设
PG/ICG@MP → 肿瘤靶向 → Arg1↓/iNOS↑ → 内源性 NO↑ + ROS↑ → TAM-M1 极化 + 光动力杀伤 → 协同抑制肿瘤。
3 研究方法学与技术路线
实验设计
体外机制 + 小鼠原位 CRC 模型 + 联合治疗验证。
关键技术
– MP 制备:超声乳化肿瘤细胞膜,包封 PG+ICG(粒径≈120 nm)。
– 体内:CT26-luc 原位 CRC,随机分为 PBS、MP、PG/ICG@MP、PG/ICG@MP+激光组(n=8)。
– 评估:流式 M1/M2 比例、NO 探针、ROS 检测、肿瘤生长/转移影像。
– 机制:qPCR/Western blot(Arg1, iNOS, CD86/CD206),CUT&RUN 验证 PG 对 Arg1 启动子抑制。
• 创新方法
首次将“Arg 代谢重编程 + 光动力”整合到肿瘤微粒平台,实现“化学-光动力-免疫”三模态协同。
4 结果与数据解析
主要发现
• 靶向效率:PG/ICG@MP 在肿瘤富集 6.8 倍 vs 游离药物(p<0.01)。
• TAM 极化:M1 比例↑2.9 倍,M2↓68 %;肿瘤 NO↑4.2 倍(p<0.001)。
• 疗效:治疗 21 d 肿瘤体积↓82 %,肺转移灶↓75 %(图2,p<0.01)。
• 机制:PG 抑制 STAT3 与 Arg1 启动子结合,下调 Arg1 60 %,上调 iNOS 3.1 倍。
• 验证:Arg1 敲除小鼠复制疗效;联合 PD-1 抗体进一步抑制肿瘤 35 %。
数据验证
独立批次重复(n=5)差异<10 %;人 CRC 组织芯片显示 Arg1 高表达与预后差相关(p<0.05)。
5 讨论与机制阐释
机制深度
提出“MP-Arg-代谢-免疫-光动力”正反馈:PG 抑制 Arg1 → NO↑ → ROS↑ → 光动力放大 → 持续 TAM-M1 极化。
与既往对比
与 2022 年仅阻断 Arg1 单药研究相比,首次实现“代谢+光动力+免疫”三重协同,疗效显著优于单一策略。
6 创新点与学术贡献
理论创新
建立“代谢重编程-光动力-免疫”联合范式,为 TAM 靶向治疗提供新思路。
技术贡献
微粒平台可拓展至任何代谢-光敏剂组合,方法学已申请 PCT 专利(PCT/CN2024/1XXXX)。
实际价值
预计 2025 年进入 I 期临床,目标适应症为 MSI-H 或难治 CRC,预计降低 PD-1 耐药率 30–40 %。
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