在腫瘤進展期間，腫瘤微環境（TME）促進腫瘤的侵襲性并防止腫瘤受到外部侵襲。近，許多學者將注意力集中在TME的調控方法上，以實現更好的抗腫瘤作用。其中包括原位產生O2以減少M2巨噬細胞的極化和腫瘤轉移，中和腫瘤pH以敏化化療以及抑制TME中過表達的酶來限制腫瘤轉移等。然而，由于TME的成分不斷更新，仍然很難實現*的TME逆轉。乳酸是TME中普遍存在的成分，腫瘤細胞的有氧糖酵解不斷產生乳酸，以為腫瘤提供能量。有文獻報道，乳酸堆積會影響免疫治療效果，而免疫治療是近年來有希望的腫瘤治療方法。

2019年11月6日，武漢大學化學與分子科學學院副院長、生物醫用高分子材料教育部重點實驗室主任張先正教授（通訊作者），劉傳軍教授及其團隊提出了一種新穎的胞內/胞外乳酸耗竭策略，構建了一個具有胞內/胞外乳酸耗盡功能的級聯催化納米系統，并將其與免疫檢查點封鎖ICB治療結合協同抗腫瘤代謝治療和免疫治療。本研究團隊所制備的PMLR納米系統可通過ATP阻斷有效抑制腫瘤生長。同時，納米體系在TME中表現出的乳酸耗盡效應，從而激活了天然免疫和原位細胞免疫。重要的是，這種有效的TME調控策略可激活腫瘤局部免疫，大大改善了免疫檢查點阻斷療法的治療效果，并可克服免疫激動劑引起的系統毒性的問題。該研究成果已發表在Advanced Materials 期刊上，IF=25.809。博士研究生高凡和博士研究生唐穎為共同一作者，張先正教授為該文章的通訊作者。

題目：

Intra/Extracellular Lactic Acid Exhaustion for Synergistic Metabolic Therapy and Immunotherapy of Tumors

期刊：Advanced Materials

影響因子：25.809

PMID：31692128

一作者：

博士研究生高凡和博士研究生唐穎為共同一作者

作者單位：武漢大學

索萊寶合作產品：

對于腫瘤免疫治療，免疫檢查點封鎖（ICB）治療已實現了的臨床益處，因為它可以重新激活自體T細胞殺死腫瘤細胞。但不幸的是，ICB療法的療效受到了免疫抑制性TME的限制。因此調節腫瘤微環境（TME）是改善抗腫瘤治療的一種有前途的策略。該研究構建了一個負載乳酸氧化酶（LOX）和糖酵解抑制劑（3PO），包被紅細胞膜（mRBC）的中空MnO2（HMnO2）催化納米系統（PMLR），用于細胞內/外乳酸消耗以及代謝和免疫的協同抗腫瘤療法。得益于mRBC的長循環特性，納米系統可以通過增強的通透性和保留效應（EPR）逐漸在腫瘤部位累積。細胞外納米系統通過LOX催化乳酸的氧化反應，從而消耗TME中的乳酸。同時，細胞內的納米系統釋放糖酵解抑制劑以切斷乳酸源，并通過阻斷三磷酸腺苷（ATP）的供應來實現抗腫瘤代謝療法。此外，PMLR納米系統可以催化內源H2O2的分解產生O2，可以同時用于增敏細胞外和細胞內的過程。

結果表明，PMLR納米系統可以不斷去除乳酸，然后產生具有免疫功能的TME。此外，這種TME調節策略可有效提高抗PDL1治療的腫瘤效果，而且無需使用任何免疫激動劑來避免自身免疫。

1、材料的合成以及體內作用過程

如圖所示，使用中空MnO2（HMnO2）納米顆粒作為載體，負載3PO（糖酵解抑制劑）和乳酸氧化酶（LOX）。將得到的納米結構（PML）包被在紅細胞膜（mRBC）上，形成級聯催化納米體系（PMLR）。LOX用于催化乳酸與O2的氧化反應，副產物可以被HMnO2進一步催化生成O2接著用于乳酸氧化。PMLR納米系統被腫瘤細胞攝入后，在酸性溶酶體中被內源性H2O2降解，釋放3PO抑制糖酵解。這一過程伴隨著O2的生成，可以敏化3PO對糖酵解的抑制作用。此外，MRBC的偽裝旨在通過“不吃我”的信號來小化巨噬細胞（重要免疫細胞）對PMLR納米系統的內吞作用，從而減輕PMLR納米系統對免疫系統的毒性。因此，PMLR納米系統有望在不使用任何激動劑的情況下有效地逆轉免疫抑制性TME并改善ICB治療。

2、PMLR納米顆粒的表征

通過掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）圖像顯示，HMnO2納米粒子尺寸約為65nm。RBC涂層和3PO/LOX的負載幾乎不影響HMnO2納米顆粒的形態結構。通過高角度環形暗場掃描透射電子顯微鏡（HAADF­STEM）顯示了主要元素的分布。發現樣品中的Mn和O元素分布在外圍。X射線光電子能譜分析出納米顆粒中錳的+4價態。對HMnO2納米顆粒的表面積和平均孔徑分析得到HMnO2納米顆粒適合裝載小分子藥物。之后，作者用紫外可見光譜識別在PMLR納米顆粒的制備過程中產生的不同中間產物，結果表明納米粒子在每一步都得到了成功的修飾。為進一步驗證mRBC的成功包封，作者用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）的方法分析出mRBC的蛋白質被廣泛地保留在PMLR納米粒子上。此外，PMLR納米粒在血清溶液和PBS中的水動力大小（圖1k）流體力學尺寸和多分散指數（PDI）的微小變化表明PMLR納米系統具有良好的穩定性。

3、PMLR納米顆粒對H2O2分解和乳酸氧化的催化性能的研究

H2O2溶液與PMLR納米體系的混合生成大量的O2，產率隨著H2O2濃度的增加而增加。作者在不同PH值下評估了PMLR納米系統在H2O2存在下的O2生成能力，表明酸性TME對HMnO2納米載體的催化性能影響不大。為了評估乳酸的消耗能力，將裝有1mL PMLR納米顆粒溶液的透析袋浸入乳酸鈉（NaL）溶液中，暴露于空氣中37°C搖動。按設定的時間間隔抽取透析液樣本進行乳酸檢測。與PMLR納米粒子接觸的透析液中乳酸的濃度逐漸降低，這意味著PMLR納米系統保持了LOX的催化活性。作者的研究結果顯示出PMLR納米體系可以催化H2O2的分解生成O2，得到的O2可用于乳酸氧化，進一步驗證了添加H2O2時PMLR在低氧狀態下的乳酸消耗能力。在缺氧條件下，PMLR納米粒的乳酸消耗受到很大阻礙，而加入H2O2反應繼續進行。這些結果證明了PMLR納米體系的級聯催化性能。

Mn²⁺廣泛應用于腫瘤診斷的磁共振成像（MRI）造影劑之一，在不同條件下檢測了PMLR納米顆粒中Mn²⁺釋放，當H2O2和H+同時存在時，Mn²⁺。接下來，研究了不同處理后PMLR納米粒子的體外MRI性能。與Mn²⁺的釋放。所有這些結果都表明，PMLR納米系統可能具有腫瘤敏感性的MRI效應，因為腫瘤組織過表達H2O2，腫瘤細胞的溶酶體呈酸性（pH 4.0-5.0）。

4、PMLR納米顆粒在細胞水平上的乳酸和ATP消耗效應

3PO不僅可以切斷乳酸的來源，而且可以通過三磷酸腺苷（ATP）阻斷來抑制細胞增殖。巨噬細胞（M1型）作為TME的一種成分，與抗腫瘤免疫關重要，并且還依賴糖酵解來增殖。為了減輕3PO對巨噬細胞的糖酵解抑制作用，將mRBC包裹在載體上以限制巨噬細胞的吞噬作用。PMLR納米顆粒上的CD47蛋白與其在巨噬細胞上表達的受體SIRPα之間存在相互作用，從而將“不吃我”信號傳遞給巨噬細胞，從而限制了吞噬細胞的吞噬作用。通過生物透射電鏡跟蹤PMLR納米顆粒的吸收情況，結果表明PMLR納米顆粒可以在溶酶體中降解釋放藥物。然后，作者研究了不同含氧環境下ATP的阻斷效應，證明了PMLR在低氧狀態下的自增敏功能。盡管在乳酸氧化過程中消耗了O2，但PMLR納米系統可能會進一步催化副產物H2O2生成O2來減輕缺氧現象和3PO敏化。在細胞水平上也評估了PMLR納米系統的乳酸消耗效果，所有結果表明，PMLR由于細胞內/細胞外靶向策略和自敏化功能而顯示出有效的乳酸吸收能力。

作者又進一步驗證了PMLR納米系統的缺氧抑制能力，結果表明，PMLR納米體系能在一定程度上緩解缺氧，但隨著H2O2的消除，這種效應被消除。總之，級聯催化功能賦予PMLR納米顆粒抑制腫瘤細胞和消耗乳酸的能力。

5、PMLR納米顆粒在體內的可行性的研究

血液參數的檢測結果表明PMLR納米顆粒具有良好的生物安全性。藥物動力學實驗結果表明，PMLR具有良好的血液保留能力，這將有助于PMLR納米顆粒的腫瘤蓄積。對PMLR納米粒子的體內MRI效應的研究結果進一步證實了PMLR納米系統對腫瘤的優異靶向和聚集作用。作者進一步在體內評估了PMLR納米系統的乳酸消耗效果，結果表明PMLR納米系統在體內仍保持良好的效果。且PMLR納米系統消耗乳酸主要是由于細胞內/細胞外策略和自敏功能。

6、PMLR納米顆粒對免疫抑制性TME的研究

據報道，乳酸可通過多種機制引起免疫抑制性TME，例如通過維持HIF1α蛋白促進M2巨噬細胞極化，通過下調活化T細胞核因子（NFAT）來使T細胞和NK細胞失活。以及通過抑制NF-kB途徑減少促炎細胞因子的分泌。因此，作者在轉錄組水平上對不同治療后的腫瘤組織進行免狀況分析，結果顯示PMLR組中免疫相關基因明顯上調，這意味著PMLR納米系統的乳酸耗竭能有效激活腫瘤的免疫應答。同時作者還發現PMLR催化納米系統激活的免疫反應主要取決于“ toll樣受體信號傳導途徑”，“細胞因子-細胞因子受體相互作用”和“ NF-kB信號傳導途徑，發現PMLR主要通過“ toll樣受體信號傳導途徑”和“ NF-κB信號傳導途徑”激活巨噬細胞、先天免疫。說明PMLR納米體系對腫瘤免疫微環境具有良好的調控能力，有助于提高現有免疫治療的療效。

7、PMLR納米顆粒與PDL1療法相結合對抗腫瘤作用的分析

許多研究者利用先天性免疫激動劑來提高基于ICB的免疫療法的敏感性。考慮到其良好的先天免疫誘導能力，作者將PMLR納米系統與程序性細胞死亡蛋白配體1（PD­L1）阻斷療法（α­PDL1）結合使用，實驗結果顯示PMLR納米系統調節腫瘤免疫微環境可以明顯提高ICB治療的療效。為了進一步評估治療效果，收集不同組的腫瘤組織進行HE染色，結果顯示，在PMLR加α­PDL1組的腫瘤組織中發現了大的損傷區域，這表明聯合治療具有良好的抗腫瘤作用。且器官中的損傷可忽略不計，證明了其治療方法的生物安全性。同時，PMLR加α­PDL1組的實驗小鼠的生存期明顯高于其他組，顯示出MLR和α-PDL1聯合治療具有良好的協同抑瘤作用。

8、PMLR納米顆粒與PDL1療法相結合對免疫功能影響的分析

巨噬細胞和T細胞分別作為先天免疫和細胞免疫的典型細胞。作者分別用不同的方法檢測先天免疫和細胞免疫的功能。流式結果顯示PMLR組中活化T細胞的比例增加，表明PMLR納米系統具有良好的細胞免疫激活能力。對于腫瘤浸潤巨噬細胞分析表明PMLR和PMLR加α­ PDL1組的M2巨噬細胞比例明顯降低。該結果歸因于PMLR納米系統的有效的乳酸消耗能力，因為乳酸可以誘導M2巨噬細胞的分化。M2巨噬細胞與腫瘤的生長，轉移和免疫抑制有關，PMLR和PMLR加上αPDL1組的M1/M2比率升高也表明PMLR可以改善免疫抑制性TME。后，作者檢測到了兩種典型的免疫激活細胞因子IFN­-γ和IL-­6（ELISA檢測試劑盒購自索萊寶，產品貨號分別為SEKM-0031 and SEKM-0007）。PMLR加α-PDL1組腫瘤內兩種細胞因子的高水平也顯示了聯合治療的良好協同免疫效果。

本研究團隊成功構建了一個具有胞內/胞外乳酸耗盡功能的級聯催化納米系統，并將其與抗PDL1療法相結合用于協同抗腫瘤治療的代謝療法和免疫療法。所制備的PMLR納米系統可通過ATP阻斷有效抑制腫瘤生長。同時，納米體系在TME中表現出的乳酸耗盡效應，從而激活了天然免疫和原位細胞免疫，上述過程既可通過PMLR納米體系本身缺氧緩解作用敏化，又進一步放大PMLR納米體系的功能。綜上所述，PMLR納米系統可以不斷去除TME中的乳酸，形成免疫活化的TME。重要的是，這種有效的TME調控策略可激活腫瘤局部免疫，大大改善了免疫檢查點阻斷療法的治療效果，并可克服免疫激動劑引起的系統毒性的問題。

ELISA analysis for evaluating the IFN-γ and IL-6 content in the tumor site. Numbers 1–8, respectively represent the PBS, MR, MLR, PMR, MLR, α-PDL1, PMLR, PMLR plus α-PDL1 groups. In (d–f,h–j), statistical significance was calculated through the one-way ANOVA with Tukey post-hoc analysis, *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001.

產品評星：☆☆☆☆☆

索萊寶ELISA研發平臺

文章題目：

Enzyme-Driven Membrane-Targeted Chimeric Peptide for Enhanced Tumor Photodynamic Immunotherapy

PMID：31566945

IF：13.903

雜志名稱：

ACS Nano

引用產品：

SEKM-0007：Mouse IL-6 ELISA Kit

合作單位：

武漢大學

文章題目：

Microneedle-Assisted Transdermal Delivery of Etanercept for Rheumatoid Arthritis Treatment

PMID：31096705

IF：4.773

雜志名稱：

Pharmaceutics

引用產品：

SEKM-0034：Mouse TNF-α ELISA Kit

合作單位：

鄭州大學

文章題目：

Antidiabetic effects of water-soluble Korean pine nut protein on type 2 diabetic mice

PMID：31228801

IF：3.7

雜志名稱：

biomedicine & pharmacotherapy

引用產品：

SEKM-0141：Mouse Insulin ELISA Kit

合作單位：

哈爾濱工業大學

文章題目：

Hydrogen gas reduces HMGB1 release in lung tissues of septic mice in an Nrf2/HO-1-dependent pathway

PMID：30660872

IF：3.361

雜志名稱：

International Immunopharmacology

引用產品：

SEKM-0034：Mouse TNF-α ELISA Kit

SEKM-0007：Mouse IL-6 ELISA Kit

SEKM-0010：Mouse IL-10 ELISA Kit

合作單位：

天津醫科大學

文章題目：

Eriodictyol Attenuates Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury through the Activation of JAK2

PMID：29441020

IF：3.2

雜志名稱：

Frontiers in Physiology

引用產品：

SEKR-0017：Rat CRP ELISA Kit

合作單位：

濱州醫學院

文章題目：

Immunomodulatory effects of collagen hydrolysates from yak (Bos grunniens) bone on cyclophosphamide-induced immunosuppression in BALB/c mice

IF：3.19

雜志名稱：

Journal of Functional Foods

引用產品：

SEKM-0034：Mouse TNF-α ELISA Kit

SEKM-0007：Mouse IL-6 ELISA Kit

SEKM-0002：Mouse IL-1β ELISA Kit

合作單位：

中國農業大學

文章題目：

iTRAQ-based proteomic analysis explore the influence of hypoxia on the proteome of dental pulp stem cells under 3D culture

PMID：29327447

IF：3.106

雜志名稱：

Proteomics

引用產品：

SEKH-0013： Human IL-6 ELISA Kit

合作單位：

重慶醫科大學

文章題目：

Resveratrol exhibits an effect on attenuating retina inflammatory condition and damage of diabetic retinopathy via PON1

PMID：30503749

IF：2.998

雜志名稱：

Experimental Eye Research

引用產品：

SEKR-0002：Rat IL-1β ELISA Kit

SEKR-0005：Rat IL-6 ELISA Kit

SEKR-0009：Rat TNF-α ELISA Kit

SEKR-0008：Rat IFN-γ ELISA Kit

SEKR-0024：Rat MCP-1 ELISA Kit

合作單位：

西安培華學院

文章題目：

Evaluation and comparison of immunogenicity and cross-protective efficacy of two inactivated cell culture-derived GIIa- and GIIb-genotype porcine epidemic diarrhea virus vaccines in suckling piglets

PMID：30827401

IF：2.791

雜志名稱：

Veterinary Microbiology

引用產品：

SEKP-0010：Porcine IFN-γ ELISA Kit

合作單位：

蘭州獸醫研究所