恶性肿瘤是严重威胁人类健康的重大疾病,其预防与治疗是当前生物医药研究领域面临的巨大挑战。近年来,免疫治疗成为肿瘤医学研究的热点领域,它可以通过重新激活和维持肿瘤-免疫微循环提高机体抗肿瘤免疫反应,从而杀伤肿瘤细胞。与传统疗法不同,免疫疗法不仅对原发性肿瘤具有抑制作用,还可以有效抑制肿瘤的复发和转移。虽然以PD-1/PD-L1免疫检查点治疗、CAR-T细胞治疗等为代表的肿瘤免疫疗法取得了重大突破,但不是每个患者都能从中受益。随着肿瘤免疫学研究的深入,如何提高肿瘤细胞免疫原性和改善免疫抑制性肿瘤微环境（immunosuppressive tumor microenvironment,ITME）成为提高肿瘤免疫治疗效率的关键所在。本研究以提高肿瘤免疫原性和改善肿瘤免疫抑制微环境为出发点,构建了可有效增强肿瘤免疫疗效的纳米药物递送系统,并考察了它们在体外及体内的抗肿瘤效果。具体研究内容和主要结论如下:1.微环境调控型肿瘤源性微颗粒疫苗增强肿瘤免疫治疗肿瘤疫苗作为肿瘤免疫疗法的重要分支一直以来都备受关注。有效的肿瘤疫苗不仅需要将抗原和佐剂共递送至抗原提呈细胞（antigen presenting cells,APCs）来激活机体免疫系统和增强肿瘤免疫原性,而且还需要改善ITME,使其呈现出利于免疫反应的状态,从而有效提高肿瘤免疫治疗效果。本研究将肿瘤细胞分泌的肿瘤源性抗原微颗粒（tumor-derived antigenic microparticles,T-MPs）作为抗原,构建了一种新型肿瘤治疗性疫苗,并考察了其在小鼠肿瘤预防和治疗模型中的免疫疗效。首先,将小粒径Fe3O4与肿瘤细胞共孵育后进行紫外光照射,经梯度离心提取内腔含有Fe3O4的T-MPs（Fe3O4/T-MPs）。然后,将负载Cp G佐剂的脂质体（Cp G/Lipo）通过表面工程策略,连接在Fe3O4/T-MPs表面获得抗肿瘤疫苗（Fe3O4/T-MPs-Cp G/Lipo）。Fe3O4/T-MPs-Cp G/Lipo疫苗保留了其母细胞来源的抗原和粘附分子,具有免疫激活和同源靶向能力。体外Transwell实验结果表明,该抗肿瘤疫苗可以招募APCs并被其吞噬摄取,从而促进APCs成熟。体内免疫反应结果表明,Fe3O4/T-MPs-Cp G/Lipo疫苗能够将抗原及佐剂共递送至APCs,显著促进APCs成熟和细胞因子分泌,进而激活T细胞,引起强烈的肿瘤抗原特异性宿主免疫反应。不仅如此,在TME中的疫苗可以通过纳米Fe3O4将浸润的M2型肿瘤相关巨噬细胞（M2-TAMs）逆转为抑癌M1表型,诱导大量细胞毒性T淋巴细胞的瘤内浸润,从而将“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤。小鼠预防模型实验结果表明B16F10细胞来源的Fe3O4/T-MPs-Cp G/Lipo疫苗可以特异性地抑制约85.7%的黑色素瘤生长。在C57BL6小鼠治疗模型中,B16F10细胞来源的Fe3O4/T-MPs-Cp G/Lipo疫苗和PD-L1抗体联用可明显减小黑色素瘤体积,提升免疫检查点阻断剂的治疗响应率,并将小鼠中位生存时间由18天延长到92天。在BALB/C小鼠治疗模型中,CT26细胞来源的Fe3O4/T-MPs-Cp G/Lipo-CT26疫苗和PD-L1抗体联用可以抑制约67%结肠癌生长。该研究通过细胞工程策略,可针对每个患者的自体肿瘤量身定制个性化疫苗,在提高肿瘤免疫原性、改善免疫抑制性TME和增强肿瘤免疫治疗方面表现出良好的应用前景。2.可植入式生物响应型纳米阵列协同肿瘤细胞焦亡和微环境调节用于术后免疫治疗虽然肿瘤疫苗是免疫治疗研究的重点方向,但绝大多数肿瘤疫苗的研制都止步在Ⅲ期临床试验。手术切除目前仍然是临床上大多数恶性实体瘤的主要治疗方式,但无法彻底清除的残留肿瘤细胞易导致严重的肿瘤术后复发和转移。而且,术后恶劣的ITME不仅直接促进癌细胞的增殖和侵袭,还会抑制多种抗肿瘤免疫细胞的活性。基于此,本研究构建了一种既能消除残留肿瘤病灶又能调节手术部位ITME的可植入式生物响应型纳米阵列支架,并考察了该纳米阵列的抗肿瘤疗效。首先,通过多巴胺聚合反应形成聚多巴胺纳米粒（PDA NPs）,同时将化疗药物阿霉素（DOX）和表观遗传调节剂JQ1共载于纳米粒中,并用透明质酸（HA）对其进行修饰制备肿瘤靶向纳米颗粒（HP-DOX/JQ1 NPs）;然后通过活性氧（ROS）响应性连接器（RL）将多个纳米粒连接聚集并在介孔中再次负载JQ1,最终构建出可植入式生物响应型纳米凝胶阵列（DOX/JQ1-IBRN）。在术后TME高水平H2O2条件下,植入的DOX/JQ1-IBRN分解释放JQ1,同时产生小尺寸的HP-DOX/JQ1 NPs,实现ITME的调节和肿瘤靶向治疗。一方面,HP-DOX/JQ1 NPs精确破坏术后残余肿瘤细胞,触发成孔蛋白gasdermin E（GSDME）依赖性细胞焦亡作用。这种作用通过增加免疫细胞的浸润、促进APCs成熟和增强细胞毒性T淋巴细胞的抗肿瘤免疫功能,提高肿瘤免疫原性和激活机体抗肿瘤免疫反应。另一方面,JQ1可选择性阻断PD-L1介导的肿瘤免疫逃避,减少调节性T细胞（Tregs）/-破坏效应,改善TME的免疫抑制并协同细胞焦亡介导的免疫反应。荷瘤小鼠实验表明,DOX/JQ1-IBRN的植入可以几乎完全抑制残余肿瘤的复发,降低药物毒性并延长小鼠生存期。在肺转移模型中,DOX/JQ1-IBRN的植入可显著抑制肿瘤转移,肺转移结节比单纯手术组低15.2倍。实验表明该纳米阵列是一种简单、有效、安全的生物支架,它通过联合肿瘤焦亡和ITME调节策略,为肿瘤术后免疫治疗提供了新思路。