單細胞力譜推動天然粘合劑納米藥物研發(fā)

腫瘤免疫療法已成為腫瘤治療中有效的策略。然而，如何在腫瘤部位實現局部化、持久的免疫刺激，同時有效對抗腫瘤的免疫抑制環(huán)境，仍是當前科學家們亟待解決的關鍵問題。近日，浙江大學的研究團隊在這一領域取得了突破性進展，創(chuàng)新性開發(fā)了一種基于天然貽貝粘附蛋白（NMPs）的納米藥物遞送系統(tǒng)，并借助多功能單細胞顯微操作技術- FluidFM，精確測量了納米藥物與細胞之間的粘附力，實時觀察了納米藥物與細胞的相互作用過程，為持久性免疫療法開辟了新路徑。

高水平文獻助力神器：多功能單細胞顯微操作系統(tǒng)- FluidFM OMNIUM

 
該研究成果以“A natural adhesive-based nanomedicine initiates photothermal-directed in situ immunotherapy with durability and maintenance”為題，發(fā)表于Biomaterials上。

 
一、仿生粘附蛋白構建智能遞送系統(tǒng)

研究團隊從天然貽貝足蛋白中獲取靈感，利用其富含的3,4-二羥基苯丙氨酸（Dopa）成分所具備的氧化氫鍵雙重粘附機制，開發(fā)出具有超強粘附的NMPs材料，成為構建納米藥物遞送系統(tǒng)的超絕選擇。

研究團隊運用動態(tài)鍵合和非共價組裝技術，巧妙地把免疫佐劑前藥和光敏劑“裝進”了NMPs蛋白載體，構建了一種共遞送納米藥物。這種納米藥物能借助NMPs的生物粘附特性，精準地把藥物送到腫瘤部位，還能在特定時間和空間內控制藥物釋放，大大提高了治療效果。

當這種納米藥物遇到近紅外光，里面的光敏劑就會迅速產生光熱效應，直接“燒死”腫瘤細胞，同時引發(fā)免疫原性細胞死亡（ICD）。這一過程不僅消滅了腫瘤細胞，還釋放出大量腫瘤抗原和損傷相關分子模式（DAMPs）。這些物質就像“警報器”，激活了樹突狀細胞（DCs）等抗原呈遞細胞，進而啟動身體的適應性免疫應答，讓免疫系統(tǒng)對腫瘤發(fā)起攻擊。

二、調控免疫微環(huán)境，FluidFM顯神通

這種納米藥物不僅能直接殺傷腫瘤細胞，還能調節(jié)腫瘤免疫微環(huán)境。它能把腫瘤里那些抑制免疫反應的細胞（比如腫瘤相關巨噬細胞TAMs）重新“編程”，讓免疫系統(tǒng)更積極地對抗腫瘤。在這個過程中，FluidFM技術發(fā)揮了重要作用。

研究團隊用FluidFM技術精確測量了納米藥物與細胞之間的粘附力，了解了納米藥物在不同條件下的粘附性能以及對細胞行為的影響。這為優(yōu)化納米藥物的設計和性能提供了重要依據。除了粘附力的測量，FluidFM還能實時觀察納米藥物與細胞的相互作用過程。通過這一前沿技術，研究人員發(fā)現納米藥物在酸性腫瘤微環(huán)境中會解離和碎片化，從而更好地滲透進腫瘤組織，延長在腫瘤里的停留時間。這一發(fā)現為納米藥物的進一步優(yōu)化設計指明了方向。

 
三、體內外實驗驗證卓越抗腫瘤效果

在體外實驗階段，研究團隊借助FluidFM等前沿技術，對納米藥物的各項關鍵性能展開了細致評估，包括生物粘附性、光熱轉換效率以及免疫刺激活性。實驗結果顯示，這款納米藥物展現出了優(yōu)異的性能。它能夠顯著推動樹突狀細胞（DC）走向成熟，讓這些免疫系統(tǒng)的“哨兵”更好地識別和呈遞腫瘤抗原；同時，它還能有效活化T細胞，增強免疫系統(tǒng)對腫瘤細胞的攻擊能力。值得一提的是，納米藥物能夠對腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）進行重編程，讓原本可能抑制免疫反應的TAMs“改邪歸正”，轉變?yōu)榫哂锌鼓[瘤功能的細胞，進一步增強了免疫系統(tǒng)對抗腫瘤的力量。

體內實驗環(huán)節(jié)，研究團隊將納米藥物通過靜脈注射的方式送入實驗動物體內。結果顯示，該納米藥物就像安裝了精準導航一樣，能夠特異性地靶向腫瘤部位，并且在腫瘤組織中長時間停留。在光熱照射的配合下，納米藥物發(fā)揮出強大的威力，高效地消融了腫瘤組織。不僅如此，它還誘導產生了持久的抗腫瘤免疫應答，讓免疫系統(tǒng)在腫瘤被消滅后依然保持警惕，防止腫瘤再次“卷土重來”。此外，借助FluidFM等技術的輔助觀測，研究團隊發(fā)現這款納米藥物在抑制腫瘤轉移和術后復發(fā)方面同樣表現出色，為腫瘤的綜合治療帶來了新的希望。

四、FluidFM 技術的創(chuàng)新優(yōu)勢

FluidFM技術是瑞士Cytosurge公司將原子力系統(tǒng)、顯微成像系統(tǒng)、微流控系統(tǒng)、活細胞培養(yǎng)系統(tǒng)融為一體，研發(fā)出了多功能單細胞顯微操作系統(tǒng)-FluidFM OMNIUM。該系統(tǒng)可以輕松實現單個細胞水平、fL級別超高精度、全自動化的細胞操作。尤其是系統(tǒng)所具備的單細胞力譜功能，可在單細胞水平上提供高質量的力學數據，具有操作簡單、適用細胞種類廣、通量高、力學范圍寬等優(yōu)勢。在本研究中，FluidFM技術發(fā)揮了不可或缺的作用，為納米藥物的研發(fā)和性能評估提供了關鍵支持。研究團隊利用該技術深入了解了在不同條件下的生物粘附性能，包括在中性或酸性環(huán)境中的表現。這些數據對于優(yōu)化納米藥物的設計至關重要，確保了其在生理環(huán)境中的穩(wěn)定性和在腫瘤部位的特異性粘附。

FluidFM技術還用于實時觀測納米藥物與細胞之間的相互作用過程。通過這一技術，研究團隊發(fā)現在酸性腫瘤微環(huán)境中能夠發(fā)生解離和碎片化，從而增強其在腫瘤組織中的滲透性和滯留時間。這一發(fā)現為納米藥物的優(yōu)化設計提供了重要指導，有助于進一步提高其抗腫瘤效果。