文章题目：Synergistic induction of immunogenic cell death and tumor microenvironment remodeling by biotinylated marine polysaccharide nanoparticles for enhanced colorectal cancer therapy.

发表期刊：Carbohydrate Polymers

影响因子：13.2（JCR2026）

通讯单位：中国科学院海洋研究所；青岛海洋科学与技术试点国家实验室；中国科学院大学

        结直肠癌（CRC）是全球第三大常见癌症和第二大癌症死亡原因，肿瘤异质性、免疫抑制性微环境和化疗不良反应是制约疗效的主要挑战。奥沙利铂（OXA）作为第三代铂类化疗药物，是结直肠癌一线化疗方案的核心药物；氟喹替尼（FRU）是一种高选择性口服VEGFR-1/2/3抑制剂，具有显著的抗血管生成活性。二者联合在临床上展现了良好的抗肿瘤前景，但其理化性质差异大，且缺乏肿瘤选择性，导致疗效受限并产生系统性毒性。此外，单一化疗难以有效激活抗肿瘤免疫应答，免疫抑制性肿瘤微环境（TME）中M2型肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）的富集、调节性T细胞的浸润以及免疫检查点分子的过表达进一步抑制了免疫杀伤功能，促进了肿瘤免疫逃逸。为此，作者基于壳聚糖（CS）和岩藻聚糖硫酸酯（Fucoidan）两种天然海洋多糖，构建了一种双靶向海洋多糖纳米递药系统（CS-Arg/Fuc-Bio@OF），通过精氨酸改性壳聚糖（CS-Arg）作为内核包载亲水性OXA，生物素修饰岩藻聚糖硫酸酯（Fuc-Bio）作为外壳包载疏水性FRU，利用岩藻聚糖硫酸酯固有的P-选择素亲和性和生物素修饰的主动靶向实现精准的肿瘤蓄积与微环境响应性药物释放。该系统通过OXA诱导的免疫原性细胞死亡（ICD）与FRU介导的血管生成抑制以及多糖促进的免疫调控协同作用，有效重塑了免疫抑制性肿瘤微环境，激活了高效的抗肿瘤免疫应答。

        首先，作者设计并构建了CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒（图1）。该纳米系统以精氨酸改性的壳聚糖（CS-Arg）为内核，通过静电相互作用和疏水作用分别包载亲水性的奥沙利铂（OXA）和疏水性的氟喹替尼（FRU），再以生物素（Biotin）修饰的岩藻聚糖硫酸酯（Fuc-Bio）为外壳，通过层层自组装形成核壳结构纳米粒。该设计整合了多重靶向策略：一方面，Fucoidan通过其固有的P-选择素亲和性识别肿瘤相关血管内皮细胞和肿瘤细胞表面过表达的P-选择素；另一方面，Biotin修饰提供了额外的主动靶向能力，二者协同实现精准的肿瘤蓄积。同时，CS-Arg的pH敏感特性赋予了纳米系统在肿瘤微酸性微环境中的响应性药物释放能力，确保药物在肿瘤部位的高效释放。

图1 CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒的设计原理与构建示意图

        接着，作者对CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒进行了系统的理化表征（图2）。动态光散射（DLS）分析显示，纳米颗粒具有均匀的粒径分布，平均流体动力学直径约为150-200 nm，表面呈负电荷，有利于延长血液循环时间。透射电镜（TEM）成像证实纳米颗粒呈球形形态，粒径分布均一。进一步地，作者评估了纳米系统的包封率和载药量，结果显示OXA和FRU均获得了较高的包封效率。体外释放实验表明，CS-Arg/Fuc-Bio@OF在模拟肿瘤微酸性环境（pH 5.0-6.5）下表现出显著加速的药物释放行为，而在生理pH（7.4）条件下释放缓慢，证实了该纳米系统的pH响应性释放特性。此外，纳米颗粒在4℃储存30天后仍保持良好的粒径稳定性和药物保留率，展现了优异的储存稳定性。

图2 CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒的理化表征

        随后，作者评估了CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒的肿瘤靶向能力和细胞摄取效率（图3）。流式细胞术和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）分析显示，Fuc-Bio外壳修饰的纳米颗粒在HCT116和HT29结直肠癌细胞中的摄取效率显著高于未修饰岩藻糖胶的对照组，证实了岩藻糖胶通过P-选择素介导的靶向摄取增强效应。进一步地，生物素修饰进一步提升了纳米颗粒的细胞摄取量，CS-Arg/Fuc-Bio@OF组展现出最强的荧光信号，表明双靶向策略协同促进了纳米颗粒在肿瘤细胞中的富集。体内活体成像进一步证实，尾静脉注射CS-Arg/Fuc-Bio@OF后，纳米颗粒在肿瘤部位实现了显著的蓄积，且荧光信号持续时间长于对照组，表明双靶向修饰有效延长了纳米颗粒在肿瘤组织的滞留时间。

图3 CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒的靶向能力与细胞摄取

        然后，作者系统评估了CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒的体外抗肿瘤活性（图4）。CCK-8细胞活力检测结果显示，CS-Arg/Fuc-Bio@OF对HCT116和HT29结直肠癌细胞均表现出显著的增殖抑制效果，其细胞毒性显著强于游离OXA、游离FRU以及仅负载单一药物的纳米制剂，证实了OXA与FRU联合用药的协同效应。克隆形成实验进一步证实，CS-Arg/Fuc-Bio@OF处理组的克隆形成能力被显著抑制。Transwell迁移和侵袭实验表明，含FRU的纳米制剂有效抑制了癌细胞的迁移和侵袭能力，FRU的抗血管生成活性在其中发挥了关键作用。流式细胞术Annexin V-FITC/PI凋亡染色结果显示，CS-Arg/Fuc-Bio@OF处理组诱导了最显著的细胞凋亡，凋亡比例远高于各单药组和对照组。

图4 CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒的体外抗肿瘤活性

        值得注意的是，作者重点探究了CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒诱导免疫原性细胞死亡（ICD）的能力（图5）。钙网蛋白（CRT）是ICD的关键标志物，其从内质网转位至细胞膜表面是激活抗肿瘤免疫的始动信号。流式细胞术和CLSM分析显示，CS-Arg/Fuc-Bio@OF处理显著促进了CRT在HCT116和HT29细胞膜表面的暴露，其水平显著高于游离OXA组和各对照组。此外，CS-Arg/Fuc-Bio@OF处理有效促进了ATP的胞外释放和高迁移率族蛋白B1（HMGB1）从细胞核向胞质的转位，这些都是ICD的核心特征。ICD的诱导意味着纳米颗粒不仅能直接杀伤肿瘤细胞，还可通过暴露损伤相关分子模式（DAMPs）激活树突状细胞（DCs）的成熟和抗原呈递功能，进而启动适应性免疫应答。

图5 CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒诱导免疫原性细胞死亡

        此外，作者评估了CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒的抗血管生成活性（图6）。体外小管形成实验显示，含FRU的纳米制剂处理显著抑制了人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的管腔形成能力，管腔节点数和总管腔长度均显著减少。Transwell迁移实验进一步证实，CS-Arg/Fuc-Bio@OF有效抑制了HUVECs的迁移能力。Western blot分析表明，FRU的释放有效下调了VEGFR-2及其下游信号分子的磷酸化水平，阻断了VEGF/VEGFR-2信号轴介导的血管生成通路。这些结果表明，FRU从纳米系统中的释放可有效抑制肿瘤血管新生，切断肿瘤营养供给，与OXA的细胞毒性作用和ICD诱导形成多重协同效应。

图6 CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒的抗血管生成活性

        随后，作者深入评估了CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒对免疫抑制性肿瘤微环境的重塑效应（图7）。流式细胞术分析显示，CS-Arg/Fuc-Bio@OF处理有效促进了肿瘤浸润性树突状细胞（DCs）的成熟，显著增加了CD86⁺和MHC-II⁺DCs的比例，表明ICD过程中释放的DAMPs有效激活了抗原呈递细胞的功能。同时，CS-Arg/Fuc-Bio@OF显著增加了肿瘤微环境中效应性CD8⁺T细胞的浸润比例，降低了免疫抑制性调节性T细胞（Tregs）的比例。此外，纳米颗粒处理还有效促进了巨噬细胞从促肿瘤M2型向抗肿瘤M1型的极化转化，岩藻聚糖硫酸酯的免疫调节活性在其中发挥了重要作用。细胞因子分析显示，CS-Arg/Fuc-Bio@OF处理后肿瘤组织中促炎细胞因子水平显著升高，而免疫抑制性细胞因子水平显著下降，证实了该纳米系统对免疫抑制性微环境的全面重塑。

图7 CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒重塑免疫抑制性肿瘤微环境

        最后，作者在HCT116结直肠癌皮下异种移植模型中评估了CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒的体内抗肿瘤效果（图8）。与PBS对照组和各单药组相比，CS-Arg/Fuc-Bio@OF治疗组的肿瘤生长受到了最显著的抑制，肿瘤体积和重量均明显减小。小鼠体重变化监测显示，各治疗组小鼠体重无明显下降，表明纳米系统具有良好的全身耐受性。H&E染色组织学分析显示，CS-Arg/Fuc-Bio@OF治疗组肿瘤组织中出现大面积的坏死区域和显著的细胞凋亡特征，且主要脏器未见明显的病理损伤。血液生化分析和血常规检测各指标均在正常范围内，溶血率低于5%，进一步证实了该纳米系统的良好生物安全性。

图8 CS-Arg/Fuc-Bio@OF纳米颗粒的体内抗肿瘤效果与生物安全性评价

        总之，作者基于壳聚糖和岩藻聚糖硫酸酯两种天然海洋多糖，构建了一种双靶向纳米递药系统CS-Arg/Fuc-Bio@OF，用于协同递送亲水性奥沙利铂和疏水性氟喹替尼治疗结直肠癌。该系统利用岩藻聚糖硫酸酯的P-选择素亲和性和生物素修饰的主动靶向实现精准的肿瘤蓄积，并通过pH响应性释放确保药物在肿瘤微环境中的高效释放。OXA诱导的免疫原性细胞死亡与FRU介导的抗血管生成效应以及岩藻聚糖硫酸酯的免疫调节活性协同作用，有效重塑了免疫抑制性肿瘤微环境：促进树突状细胞成熟和CD8⁺T细胞浸润、诱导巨噬细胞M1型极化、降低Tregs比例，最终激活了高效的抗肿瘤免疫应答。体内实验证实，该纳米系统显著抑制了结直肠癌肿瘤生长，且表现出良好的生物安全性。该研究不仅验证了CS-Arg/Fuc-Bio@OF作为高效安全的联合治疗载体的可行性，也为开发基于天然海洋多糖的药物递送系统提供了新策略。

        原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2026.125185

        本文是对《Synergistic induction of immunogenic cell death and tumor microenvironment remodeling by biotinylated marine polysaccharide nanoparticles for enhanced colorectal cancer therapy》一文的分享，版权和著作权属于杂志社与作者所有，文中内容不代表本公司观点，原文请查看文末链接。    

作者：付钧

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

 如有侵权，请联系删除