編者按
腫瘤來源的微粒 (TMPS)，是通過紫外（UV）照射腫瘤細胞獲得的細胞外囊泡，具有天然的靶向能力和免疫刺激特性，在腫瘤免疫治療中潛力巨大，并已被證明可作為腫瘤治療的藥物遞送系統。但傳統的紫外線(UV) 制備方法存在療效有限和安全性問題，因此，開發一種更高效、更安全的TMPs制備方法對腫瘤治療具有重要意義。
5月19日，華中科技大學附屬協和醫院金陽教授研究團隊在權威期刊Nature Nanotechnology（IF=34.9）上發表最新研究成果。該研究提出了一種基于微波輻射的新型TMPs制備方法——MW-TMPS，并系統評估了MW-TMPs的生物學功能和治療潛力。利用斑馬魚腫瘤異種移植（PDX）、類器官、小鼠模型等多種體內外實驗模型發現，與傳統的紫外線(UV) 制備方法相比，MW-TMPs具有更強的體內抗腫瘤活性和安全性，并兼具免疫治療和藥物遞送雙重功能。
本研究中，環特生物提供的斑馬魚PDX等實驗服務支持，進一步驗證了MW-TMPS的抗腫瘤療效，展現出MW-TMPS強勁的臨床轉化前景。（環特科研預存福利大禮包全新升級，速來解鎖?。?/span>
01 研究亮點
• 提出一種全新的基于微波輻射的TMPs制備方法——MW-TMPs，利用微波輻射替代傳統的紫外線輻射來誘導腫瘤細胞釋放TMPs，操作簡便、效率高，顯著提高了TMPs的產量和生物安全性；
• 利用臨床惡性胸腔積液樣本、類器官、斑馬魚PDX、小鼠模型等多種體內外實驗模型，驗證了MW-TMPs的治療效果，表明其巨大的臨床轉化潛力；
• 系統展示了MW-TMPs的藥物遞送、協同免疫激活等雙重功能，確立了其作為集成型納米平臺的腫瘤治療新模式，為腫瘤免疫治療提供了新視角。
圖形摘要
02 主要研究成果
1. 微波(MW)輻射可誘導癌細胞死亡與胞外囊泡(EV)分泌
研究人員通過形態學觀察(SEM)發現，微波（microwave, MW）輻射的腫瘤細胞出現皺縮、膜起泡、膜孔形成等典型的細胞毒性特征，表明MW會引發細胞毒性。經Annexin V 染色進一步證實，MW處理誘導細胞凋亡增加；膜結構破壞則表明，MW可能還會誘導焦亡或壞死性凋亡。
利用轉錄組測序分析顯示，差異表達基因 (DEGs) 富集于細胞炎癥及凋亡過程，且細胞外區域和蛋白結合相關基因發生明顯變化。其中，Zbp1(壞死性凋亡誘導因子)、Casp4(焦亡激活因子)、Gsdmd(焦亡執行因子）等細胞死亡相關的DEGs基因表達上調。因此，MW照射可誘導多模式細胞死亡，如細胞凋亡、免疫原性焦亡、壞死性凋亡等。單細胞拉曼光譜分析顯示，MW處理組的多個特征峰拉曼強度降低，RNA與DNA電泳及濃度分析也進一步證實細胞內核酸含量減少。
以上實驗表明，MW輻射有顯著的細胞毒性作用，會誘導腫瘤細胞發生凋亡、壞死性凋亡和焦亡等多種死亡方式，并降低細胞內核酸水平。
圖1
2. MW-TMPs富含HMGB1，并能誘導免疫原性細胞死亡
研究人員發現，MW-TMPS呈現出時間依賴性地被腫瘤細胞攝取，其誘導細胞凋亡效果與UV-TMPs相似。此外，MW-TMPS具有免疫刺激作用，能顯著增強樹突狀細胞（DC）的成熟(CD86+1)，擴增M1型巨噬細胞(CD86?CD206?BMDMs)的比例，但對M2型巨噬細胞(CD86?CD206?)影響不大，這可能與MW-TMPs的腫瘤抗原、死亡受體、免疫調節分子或協同作用有關。
隨后，研究人員通過蛋白組學分析對MW-TMPs與UV-TMPs的蛋白譜進行比較，發現它們的差異蛋白富集于補體與凝血級聯、上皮細胞凋調節分子、免疫防御激活或協同作用等通路。KEGG分析顯示，免疫系統相關蛋白注釋數量領先。其中，高遷移率族蛋白B1（HMGB1）作為一種高度保守的損傷相關分子模式(DAMP)，在MW-TMPs中顯著上調。
HMGB1是免疫原性細胞死亡(ICD)的關鍵標志物。通過ICD誘導驗證發現，MW-TMP處理后的LLC細胞（Lewis肺癌細胞）的ICD標志物，如HMGB1、ATP、CRT均顯著上調，HMGB1 抑制劑可阻斷此效應。因此，MW-TMPs通過遞送 HMGB1誘導腫瘤細胞免疫原性細胞死亡。
圖2
3. MW-TMPs激活樹突狀細胞來增強抗原呈遞，并在腫瘤微環境中重新編程TAM，為抗腫瘤表型
免疫細胞浸潤分析顯示，MW-TMP與UV-TMP處理組的T細胞比例明顯高于 PBS對照組。樹突狀細胞(DC)是功能強大的抗原呈遞細胞(APCs)，在啟動和調控先天性免疫、適應性免疫中發揮著核心作用。樹突狀細胞(DC)可分為經典1型DC(cDC1)、經典2型DC(cDC2)、富含免疫調節分子的成熟DC(mregDC)三種亞型。
MW-TMP處理后，cDC1比例顯著增加，表明DC被有效激活；尤其需要注意的是，mregDc(免疫調節性DC) 比例也顯著升高，mregDC可能來源于cDC1/cDC2 吞噬腫瘤抗原。進一步分析顯示，MW-TMP處理可以增強mregDC內的MHC I類抗原呈遞相關基因表達，而且mregDC與腫瘤內T細胞的通訊能力增強。這表明，MW-TMP可以促進cDC1和mregDC增加，并增強mregDc的抗原呈遞功能。
隨后，免疫熒光分析與流式細胞術（FCM）結果顯示，MW-TMP處理組中，腫瘤、睥臟、淋巴結的DC激活增強，且MW-TMP可顯著增加腫瘤內DC浸潤和成熟比例。MW-TMPs優先擴增駐留型cDC1(CD103+)，而非遷移型cDC1(CD11b+)。在MW-TMP 組中，CCR7? mregDC增多且MHCI/CD80表達更高。
在腫瘤微環境中，巨噬細胞分為6個不同功能的亞群。MW-TMP處理后，M1型(Cxcl9_macro/Fn1_macro)增加，M2型(Ccl8_macro)減少。軌跡分析顯示，M1 信向定位，M2偏向聚集。流式細胞術（FCM）證實，MW-TMP處理可以促進腫瘤內M1型腫瘤相關巨噬細胞（TAM）增加，M2型TAMS及前髓源性抑制細胞(MDSCs)減少。總之，MW-TMP可以促進促炎性巨噬細胞擴增，將TAM重編程為抗腫瘤表型，減輕免疫抑制微環境。
圖3
4. MW-TMPS促進細胞毒性T細胞和NK細胞擴增
接著，研究人員探究了MW-TMPs對CD8+T細胞的影響，并對NK細胞進行了分析。結果顯示，MW-TMP能顯著提高CD8? T細胞中Gzmb與IFNγ的表達，使其細胞毒性增加，同時降低Treg比例，而在PBS與UV-TMP組中未發現明顯變化。這表明，MW-TMP通過激活抗原呈遞細胞（APC）對腫瘤抗原的識別與交叉呈遞，誘導腫瘤特異性CD8? T細胞激活免疫反應，并促進效應/記憶型（CD8_c3）T細胞的分化，提升其殺傷功能與免疫記憶潛力。
NK細胞分析顯示，NK_FCGR3具有更強的細胞毒性，MW-TMP處理可顯著擴增NK_FCGR3亞群，而UV-TMP優先誘導NK_SELL亞群擴增。流式細胞術進一步證實，MW-TMP可以增強NK細胞浸潤，并促進IFNγ分泌。因此，MW-TMP處理可以促進細胞毒性和NK細胞擴增，增強抗腫瘤免疫。
圖4
5. MW-TMPS可以治療惡性胸腔積液（MPE），并可作為藥物遞送載體，增強PD-L1免疫療效
為了探究MW-TMPs的臨床潛力，研究人員收集了在胸腔穿刺過程中獲得的惡性胸腔積液(MPE) ，并從MPE細胞沉淀物中分離出腫瘤細胞，制備MW-TMPs和UV-TMPS。在自體MPE共培養實驗中，MW-TMPs優先被腫瘤細胞攝取，其次是中性粒細胞和巨噬細胞。
人源MPE模型實驗結果顯示，MW-TMPs比UV-TMPs能更好地誘導ICD標志物CRT、ATP的上調，表明其具有潛在的免疫原性。MW-TMPs處理后，DC成熟，促進巨噬細胞向M1型極化。盡管T細胞浸潤并無顯著增加，但MW-TMPs顯著減少了 Treg細胞，增加了NKT細胞亞群，提升了CD8? T細胞活性，表明其具有顯著的免疫重塑能力。
隨后，研究人員分別基于新鮮MPE細胞的三維（3D）多細胞類器官模型與斑馬魚患者來源異種移植（PDX）模型進行了驗證。結果顯示，MW-TMPs顯著抑制球體生長，明顯優于UV-TMPs，并表現出更強的細胞毒性。而在斑馬魚PDX模型中，MW-TMPs表現出顯著的抗腫瘤效果。結合此前體外胸腔液3D模型、皮下瘤模型和原位肺癌模型的結果，多重證實了MW-TMPs強大的抗腫瘤能力，為MW-TMPs的潛在臨床應用奠定了基礎。
圖5
接著，研究人員進一步探究了MW-TMPs的藥物遞送能力，證實MW-TMPs可作為藥物遞送系統，成功裝載甲氨蝶呤，實現靶向化療。體外實驗表明，MW-TMPS-MTX通過增強LLC細胞凋亡，來顯著抑制其增殖。體內抗腫瘤實驗結果顯示，在LUAD荷瘤小鼠中給藥，MW-TMPS-MTX可以顯著抑制腫瘤生長，且無顯著的體重改變，進一步驗證了MW-TMPS作為藥物遞送系統的潛力。
MW-TMPs 與PD-L1抗體聯合使用，協同增強抗腫瘤反應，明顯優于單藥或PBS對照組，且未見毒性。因此，MW-TMPS是一種兼具藥物遞送、免疫治療增強的雙重功能納米平臺，在腫瘤學領域具有重要的轉化價值。
本研究中，環特生物提供了斑馬魚PDX等實驗服務支持，多維度驗證了MW-TMPs具有抗腫瘤活性。為了更好地助力科學研究，環特生物依托國際領先的斑馬魚、類器官、哺乳動物、人體臨床等多維生物技術服務平臺，“科研預存大禮包”活動進行中，致力于成為您科研路上最值得信賴的伙伴！歡迎新老客戶咨詢！
03 編者點評
本研究首次開發了一種簡便、低成本且高效的微波（MW）輻射策略，用于制備來源于腫瘤細胞的微粒（MW-TMPs），并通過患者來源的MPE和斑馬魚PDX等體內外實驗證實，其不僅能誘導免疫原性細胞死亡，而且，能在不同肺腫瘤模型中，重編程抑制性腫瘤免疫微環境，實現自然殺傷細胞與T細胞對腫瘤細胞的雙重靶向攻擊。實驗表明，MW-TMPs可高效遞送甲氨蝶呤至腫瘤部位，與PD-L1阻斷療法產生協同增效，其作為一種雙重功能納米平臺，在單藥治療、化療藥物遞送和免疫聯合治療中均表現出卓越的性能，具有重要的臨床轉化潛力。
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參考文獻：
Yali Wu, Wenjuan Chen, Yang Jin et al. Tumour-derived microparticles obtained through microwave irradiation induce immunogenic cell death in lung adenocarcinoma. Nat. Nanotechnol.2025. DOI: 10.1038/s41565-025-01922-3