脑胶质母细胞瘤（GBM）是成人中最常见且最具侵袭性的原发性脑肿瘤，预后极差，治疗极具挑战性。尽管光动力疗法（PDT）与免疫疗法等新兴策略展现了一定潜力，但由于GBM存在独特的缺氧、免疫抑制微环境以及血脑屏障等物理障碍，这些疗法的实际疗效受到严重制约，患者的生存获益有限。因此，寻找能够重塑肿瘤微环境、协同增效现有疗法的新型药物靶点与递送策略，对于改善GBM患者的预后具有至关重要的意义。
2025年8月18日，山东大学齐鲁医院李刚/薛皓团队与山东大学刘宏/济南大学周伟家团队在Nature子刊 Nature Communications 杂志（IF=15.7）在线发表了题为“Bioengineered hybrid dual-targeting nanoparticles reprogram the tumour microenvironment for deep glioblastoma photodynamic therapy”的研究工作。该研究报道了一种生物工程化的多功能“智能纳米平台”，通过精准靶向并系统性地重塑肿瘤微环境，成功破解了脑胶质母细胞瘤治疗中的多重障碍，显著增强了光动力-免疫联合治疗的效果，为攻克这一致命顽疾提供了极具前景的新策略和理论依据。【文章要点】
基于胶质母细胞瘤微环境中高丰度的肿瘤相关巨噬细胞（TAMs），通过将浸润单核细胞直接极化或将促瘤的M2样TAMs重编程为抗瘤的M1样表型，并增强其抗原交叉呈递能力激活肿瘤部位CD8⁺ T细胞，是一种直接且有效的免疫治疗策略。为了阐明TAMs在GBM进展和免疫调控中的功能作用和贡献，我们分析了GBM的单细胞RNA（scRNA）数据，发现M2样TAMs是数量最丰富的TAM亚群，它们能有效促进上皮间质转化（EMT）和肿瘤血管生成，并通过表达或分泌蛋白酶和免疫抑制因子来抑制抗肿瘤免疫。我们还发现M1样TAMs具有抗原呈递细胞（APC）的潜力，这表明M1样TAMs可能充当先天性免疫和适应性免疫之间的桥梁。随后，我们结合scRNA-seq和空间转录组学数据来识别GBM中的特定空间结构。我们发现SPP1主要由M2样TAMs表达，并且从小鼠scRNA-seq数据中也获得了相同的结果。进一步的scRNA-seq和空间分布图谱显示，M2样TAM亚群在缺氧和血管生成的肿瘤区域高度富集，并且SPP1及其配体（Cd44和Itgb1）以及VEGFA在M2样骨髓源性巨噬细胞（BMDMs）和缺氧区域中同样高度表达。我们进一步对荷有CT2A肿瘤的小鼠进行了免疫荧光分析，发现髓系标记物f4/80高表达的区域也显示出OPN的高表达，且边界清晰。此外，其配体（Cd44和Itgb1）的表达高于癌旁组织（图1）。基于这些发现，我们假设靶向OPN及其相关通路可以提高联合PDT和免疫疗法的疗效。
图1 SPP1+ TAM细胞亚群在缺氧和血管生成活跃的肿瘤区域高度富集
接下来，研究采用溶剂热法制备Fe₃O₄纳米颗粒（NPs），继而通过原位生长法引入Bi³⁺和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）合成FBFO NPs。该设计通过Bi/Fe₃O₄掺杂拓宽光吸收范围并提升载流子分离效率，在660 nm激光照射下驱动光生空穴-电子对反应：与H₂O/O₂作用产生·OH和·O₂⁻（Ⅰ型PDT），同时利用Fe²⁺/Fe³⁺循环模拟过氧化物酶（POD）催化H₂O₂转化为·OH，并通过空穴氧化H₂O₂释放O₂（模拟过氧化氢酶，CAT）以缓解肿瘤缺氧微环境（TME）。为增强靶向性与生物相容性，将FBFO NPs与杂交膜（HM）复合：利用叠氮胆碱修饰Raw264.7细胞膜获得N₃标记的M1巨噬细胞外泌体（M1EVs），结合低内毒基因工程化大肠杆菌W3110来源的细菌膜囊泡（OMVs），经超声-冻融循环制备M1EV-OMV HM；通过脂质体挤出器使HM包覆FBFO形成核壳结构FBFO@HM NPs。进一步采用酸敏感连接策略偶联aOPN抗体：以苯甲醛-PEG₂₀₀₀-NHS修饰aOPN氨基端形成aOPN-PEG₂₀₀₀-BD，再与DBCO-PEG₅-NH₂缩合构建pH响应性苯甲亚胺键（在pH 6.5酸性TME中断裂），最终通过点击化学获得FBFO@HM@aOPN NPs。此系统通过HM包覆层整合M1EVs（TSG101、趋化因子受体CXCR4等）与OMVs（FtsZ）的膜组分特性，协同光催化-双酶活性实现ROS/O₂可控生成及肿瘤靶向递送(图2)。
图2FBFO@HM@aOPN 纳米颗粒的制备与表征
总的来说，这项工作展示了一种多模式仿生纳米平台（FBFO@HM@aOPN），旨在增强GBM中的PDT-免疫疗法协同作用。该纳米平台将一个具有双酶样活性的纳米酶（Fe₃O₄@BiFeO₃, FBFO）封装在一个由OMVs和M1EVs融合形成的杂交膜（HM）内，然后与一种pH敏感的抗OPN（aOPN）抗体偶联，得到FBFO@HM@aOPN。经静脉给药后，FBFO@HM@aOPN在GBM组织中积聚，其中酸性的TME触发aOPN的释放，增加血管通透性并促进ECM重塑。同时，FBFO纳米酶产生氧气以缓解缺氧，提高PDT的疗效。HM进一步将纳米平台引导至肿瘤细胞和TAMs，以诱导铁死亡（新抗原释放）并将TAMs重编程为M1样表型。这种双重作用激活了先天性和适应性免疫，与检查点抑制剂协同作用，并抑制了肿瘤的进展和复发（图3）。该平台提供了一种微创策略，以克服GBM治疗中由TME驱动的耐药性。
图3FBFO@HM@aOPN的合成过程及其针对GBM的免疫重塑光动力疗法体内治疗机制
【结论与展望】
总之，我们为GBM生成了一种创新且有前景的纳米治疗平台，通过从不同角度解决TME固有的复杂性，来提高PDT和免疫疗法联合治疗的疗效。体内治疗结果显示，该系统对缺氧的TME具有协同的抗肿瘤作用，使脉管系统正常化并介导细胞外基质的组成，从而增强了抗肿瘤的先天性和适应性免疫。此外，我们利用真核-原核膜融合创造了一个生物相容性的纳米递送平台，为增强的光动力疗法和免疫疗法组合建立了一种仿生纳米策略。
