Adv Sci丨兼具类酶和声动力活性的纳米细菌细胞壁用于联合治疗口腔鳞状细胞癌

近日，AdvancedScience杂志在线发表了题为Nanofabricated Bacterial Cell Walls with Intrinsic Peroxidase-Mimicking and Sonodynamic Activities for Cancer Combination Treatment的文章，介绍了一种创新性的细菌衍生纳米治疗平台，用于肿瘤的联合治疗。研究团队从口腔致病菌 Porphyromonas gingivalis （ Pg ）中提取细菌细胞壁（ CWs ），发现其天然富含 µ- 氧 代双血红素（ [Fe(III) PpIX ]2O ），赋予其类过氧化物酶活性（ POD-mimicking ）与声动力活性（ sonodynamic ）。研究者利用超声破碎和挤出工艺对 CWs 进行纳米加工，形成细胞壁囊泡（ CWV ），并将化疗药物多柔比星（ DOX ）包裹其中，构建成 DOX@CWV 纳米载体。 DOX@CWV 可催化过氧化氢（ H₂O₂ ）分解为氧气，降低肿瘤细胞内谷胱甘肽（ GSH ）水平，从而增强声动力 疗法 （ SDT ）所产生的活性氧（ ROS ）作用。在体内外实验中， DOX@CWV 表现出显著的抗肿瘤活性，不仅通过 SDT 与化疗协同抑制肿瘤细胞，还诱导免疫原性细胞死亡（ ICD ），释放损伤相关分子模式（ DAMPs ） ，联合细菌的 病原体相关分子模式 （ P AMP s ） ，激活树突状细胞（ DCs ）与细胞毒性 T 细胞，实现系统性抗肿瘤免疫反应。 动物实验显示， DOX@CWV 在超声作用下有效抑制原位肿瘤生长，并显著延缓远端肿瘤的生长。其优良的生物相容性和稳定性也支持其作为一种新型肿瘤治疗平台的潜力。本文提出的基于细菌细胞壁的多功能纳米平台，为整合声动力、化疗与免疫治疗提供了新的方向，并在肿瘤联合治疗中展现出强大的应用前景。

当前单一的声动力疗法（ SDT ）因乏氧的肿瘤微环境和 ROS 产生的效率低，导致治疗效果有限。虽然人工纳米酶和声敏剂的开发取得进展，但合成材料常存在生物相容性差和免疫原性不足等问题。为此，作者提出一种源自 Porphyromonas gingivalis （ Pg ）的天然细菌细胞壁材料，具备类酶和声动力活性，兼具生物安全性与免疫激活潜力，为肿瘤治疗提供一种全新的仿生联合治疗策略。

从 Pg 菌落中提取得到的细菌细胞壁保留了细菌的外膜结构，电镜清晰观察到其膜碎片结构， EDS 元素分析验证了铁元素的存在。通过挤出工艺将细胞壁挤压加工成粒径约 150 – 190 nm 的纳米囊泡（ CWV ），形态均一，分散性良好，并可高效负载多柔比星形成 DOX@CWV 。紫外吸收光谱进一步确认 CWV 中含有与血红素相一致的典型吸收峰，同时体现出纳米囊泡负载药物后的特征吸收峰。内毒素检测结果显示 在制备过程中 LPS 被有效保留 ， SDS-PAGE 和考马斯亮蓝染色证实 CWV 和 DOX@CWV 保留了和 Pg 的 C W s 几乎相同的条带。该纳米平台在去离子水、 PBS 及含血清条件下均表现出良好的粒径稳定性，为后续体内应用提供可靠保障 。

DOX@CWV 可在外源 H₂O₂ 存在下催化持续产氧，并有效消耗谷胱甘肽（ GSH ），呈现出类过氧化物酶（ POD-like ）活性。在超声激发下， DOX@CWV 可产生大量活性氧（ ROS ），其生成量与超声 功率 、 超声 时间及 材料 浓度呈正相关。 DCFH 、 DPBF 和 T MB 谱图的 吸收变化进一步证实其显著的 ROS 生成能力。最终验证显示， DOX@CWV 联合超声可显著放大 ROS 信号，为高效的声动力治疗提供坚实的反应基础 。

DOX@CWV 在肿瘤细胞中随着孵育时间延长可被有效摄取。同时，该纳米材料可有效降低细胞内谷胱甘肽（ GSH ）水平。通过 D CFH-DA 活性氧探针检测结果显示， C WV 和 DOX@CWV 在超声激发下 均显著增强了细胞内 DCF 的水平 ，外加 H 2 O 2 后， DOX@CWV 进一步提高了 SCC-7 细胞中 ROS 的产生水平 ，表明其具有类酶和声动力性能，可在肿瘤细胞内显著提高 R OS 的产生，放大治疗效果。

D OX@CWV 在超声作用下显著促进多柔比星的释放。流式细胞检测结果显示， DOX@CWV 结合超声显著诱导了 SCC-7 细胞的凋亡，优于单独用药或无超声处理。细胞毒性实验结果表明，在多种剂量下，联合治疗组对肿瘤细胞具有更强的毒性作用，表现出剂量依赖性。协同指数分析进一步验证了 DOX 与 CWV 在超声作用下呈现出明显的协同杀伤效应。活死细胞染色结果也证实了联合治疗的细胞杀伤作用，为高效抗肿瘤策略提供实验依据。

在 SCC-7 细胞中， DOX@CWV 结合超声可显著诱导免疫原性细胞死亡（ ICD ）。共聚焦图像与流式分析均显示 CRT 信号强度升高。与此同时，细胞核中的 HMGB1 释放至细胞质；此外，通过试剂盒检测得到 ATP 水平亦显著升高。 这些结果表明， DOX@ CWV 介导的联合治疗可以通过诱导 肿瘤 细胞的 ICD 来刺激免疫应答。

经 过与抗原处理后的肿瘤细胞实验显示， DOX@CWV 联合 超声显著促进 D C 细胞的 成熟， CD83⁺ 、 C D80/CD86⁺ 与 MHC-I⁺ 等活化标志物表达明显升高， 因而进一步 增强 了效应 T 细胞的分化以及巨噬细胞向 M 1 型 极化。最后，采用 MTT 法检测 SCC-7 细胞在上述共培养体系中的存活率。所有处理均不同程度地抑制 SCC-7 细胞的生长，但 CWV 和 DOX@CWV 联合超声处理组 的抑制作用明显增强。 以上结果 表明 DOX@ CWV 介导的联合 疗法诱导 了特异性抗 肿瘤 免疫 反应 。

在 SCC-7 皮下肿瘤模型中， DOX@CWV 联合超声显著增强肿瘤内 ROS 生成。治疗组肿瘤体积增长被明显抑制，最终肿瘤重量显著低于其他组，显示出强效的抗肿瘤活性。组织病理学分析进一步证实该治疗可显著减少肿瘤细胞增殖（ Ki67 阳性率下降）并抑制新生血管生成（ CD31 表达降低），肿瘤细胞坏死区域也更为广泛。整体结果表明， DOX@CWV 通过超声激活 ROS 产生，协同实现肿瘤细胞杀伤与微环境重塑，展现出优异的体内抗肿瘤治疗效果。

联合治疗促进肿瘤局部树突状细胞的成熟和抗原呈递功能增强， CD80⁺CD86⁺ 和 MHC-I⁺MHC-II⁺DCs 的比例显著提升，同时促使巨噬细胞向 M1 型 极化 。肿瘤浸润性 CD8⁺ 毒 T 细胞明显增加， TME 内免疫激活显著增强。该 纳米体系的联合 治疗不仅抑制原位肿瘤 的生长 ，还 显著抑制了对侧肿瘤的生长 ，提示诱导了系统性抗肿瘤效应。脾脏中 CD44⁺CD62L⁺ 记忆性 T 细胞水平升高， 结果证明该 治疗 体系 可诱导 长期 免疫记忆 的 形成，为预防肿瘤远端转移与复发奠定基础。整体结果表明 ， DOX@ CWV 介导的联合治疗可以通过克服免疫抑制性 肿瘤微环境 和激活系统免疫来抑制癌症转移。

本研究巧妙地将天然细菌细胞壁作为兼具类酶催化和声动力应答双功能的纳米治疗平台，构建了 DOX@CWV 纳米体系，实现了化疗、声动力疗法与免疫激活的协同抗肿瘤策略。该平台依托细菌细胞壁中天然存在的μ - 氧代双血红素（ [Fe(III) PpIX ]2O ），不仅具备过氧化物酶活性，可催化 H 2 O 2 生成 O 2 与消耗 GSH ，还能在超声作用下增强 ROS 释放，显著增强 S DT 效应。同时， DOX@CWV 诱导免疫原性细胞死亡（ ICD ）联合细菌的 P AMP s ，激活 D C 细胞成熟和 T 细胞的分化，进一步实现对远端肿瘤生长的抑制及免疫记忆的建立。该工作为将细菌衍生材料用于多模态抗肿瘤治疗提供了新思路，并展现出良好的转化前景。

Scheme 1. a) DOX@CWV的制备和 b) DOX@CWV介导的SDT和化疗及细菌免疫疗法联合治疗的体内协同抗癌效果。

本文 第一作者 ： 杨萌，孟洋 通讯作者 ： 刘洋，王银松，杨晓英 通讯作者单位 ： 天津医科大学肿瘤医院，天津医科大学药学院

原文链接：文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202505310

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