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研究背景：

為此研究人員該研究設計了一種名為PRIZE的P53修復納米系統，該系統基于病毒模擬納米結構，用于將p53 mRNA和Zn（II）遞送至腫瘤細胞，通過恢復細胞內P53水平來馴化腫瘤細胞，增強其免疫原性。PRIZE確保精確遞送至腫瘤部位，利用其生物礦物化結構穩定p53 mRNA，并延長P53的半衰期。這項研究強調，PRIZE可以有效地修復4T1（P53缺陷型）和MC38（P53突變型）細胞中的P53異常，隨后上調腫瘤細胞上主要組織相容性復合物（MHC）I類分子和表面共刺激分子CD80的表達，增強抗原呈遞，并將腫瘤細胞轉化為原位抗原庫。共同遞送的Photothermal劑（ICG）在激光照射下可以觸發免疫原性細胞死亡，有效釋放腫瘤相關抗原，并誘導原位癌癥疫苗（ISCVs）的形成。重要的是，在P53異常腫瘤小鼠模型中，誘導的ISCVs啟動癌癥免疫循環（CIC），表現出卓越的腫瘤殺傷免疫力和有效阻止腫瘤轉移和術后復發，這為推進個性化癌癥免疫治療提供了寶貴見解。該文章于2025年2月18日以《Restoring Tumor Cell Immunogenicity Through Ion-Assisted p53 mRNA Domestication for Enhanced In Situ Cancer Vaccination Effect》為題發表于《Advanced Science》（DOI：10.1002/advs.202500825）。

研究示意圖

（1）P53修復納米系統的合成與表征

為了有效修復P53異常，研究團隊設計了一種基于病毒模擬納米結構的P53恢復納米系統PRIZE。該系統的核心由負載p53 mRNA和ICG的ZIF-90納米顆粒組成，稱為Z@R@I，其尺寸為177.6±14.7 nm，zeta電位為-6.5±1.9 mV，具有與ZIF-90相同的菱形十二面體結構（圖1a, b）。透射電子顯微鏡（TEM）映射分析證實了Z@R@I中N、O、Zn和P元素的存在，驗證了mRNA的有效負載（圖1c）。紫外-可見光譜在784 nm處的吸收峰證實了ICG的成功封裝（圖1d）。此外，ZIF-90通過其仿生礦化功能顯著延長了p53 mRNA的穩定性至7天（圖1e）。在5 mM ATP作用下，Z@R@I納米顆粒能夠完全分解，mRNA釋放率為96%，Zn（II）釋放率為97.5%，ICG釋放率為98%，證實了其良好的ATP響應性及藥物釋放效率（圖1f）。隨后，通過紅細胞膜（RBCM）涂覆，形成RBCM-Z@R@I，其粒徑增加到203.6±15.2 nm，zeta電位顯著降低到-23.4±2.3 mV（圖1b）。進一步通過脂質插入法將腫瘤靶向肽cRGD和溶酶體逃逸肽L17E引入，形成PRIZE，其粒徑達到212.6±12.6 nm，zeta電位為-16.8±0.9 mV，且TEM顯示PRIZE具有明顯的膜結構（圖1a）。最后，通過測量在808 nm近紅外激光照射下的溫度變化，評估了PRIZE的光熱轉換能力及其誘導細胞焦亡的潛力，結果表明PRIZE具有優異的光熱轉換性能（圖1j）。

圖1 P53修復納米系統的合成與表征。（a）Z@R@I和PRIZE的TEM圖像；（b）RBCM、Z@R@I、RBCM-Z@R@I和PRIZE的尺寸和zeta電位（n=3）；（c）Z@R@I的TEM元素映射分析（Zn、O、N、P），比例尺50 nm；（d）游離ICG和Z@R@I的紫外可見吸收光譜；（e）4°C下Z@R@I中p53 mRNA的毛細管電泳穩定性分析；（f）不同ATP濃度（0、2、5 mM）下Z@R@I的體外mRNA、Zn(II)和ICG釋放速率（n=3）；（g）PRIZE體內示意圖；（h）尾靜脈注射不同配方的Cy5標記p53 mRNA后，小鼠各器官（含腫瘤）的Cy5熒光定量（n=3）；（i）不同配方的Cy5標記p53 mRNA在小鼠體內的循環概況；（j）808 nm激光照射（2.0 W cm?2）下，鹽水或PRIZE處理的小鼠腫瘤溫度變化（n=3）；（k）PRIZE在腫瘤細胞內的示意圖；（l）PRIZE處理后4T1細胞中Zn(II)含量的ICP-MS分析（n=3）；（m）PRIZE或LNP@p53 mRNA處理4T1細胞4小時后，Western印跡分析WT P53表達（n=3）

（2）PRIZE通過馴化腫瘤細胞以恢復其免疫原性，將其轉化為原位抗原庫

WT P53通過MHC I途徑直接促進抗原呈遞基因（B2M、Erap1、Tap1、H2-K1）和共刺激分子CD80的上調，增強腫瘤細胞的免疫原性（圖2a）。實驗中，通過qRT-PCR和免疫熒光分析驗證了PRIZE處理后4T1細胞中這些基因的顯著上調（圖2b），以及CD80表達的顯著增加（圖2d）。此外，PRIZE處理的4T1-OVA細胞成功呈遞了異源MHC I結合肽SIINFEKL，而對照組未觀察到此現象（圖2c）。在體內實驗中，PRIZE（luc）處理的4T1腫瘤荷瘤小鼠在腫瘤部位表現出更高的熒光素酶表達，證實了其高效的蛋白質表達能力（圖2e-g）。進一步的免疫熒光結果顯示，PRIZE處理組小鼠中P53、MHC I分子和CD80的表達顯著增加，而PD-L1表達降低（圖2h-k）。這些結果表明PRIZE通過修復P53異常，增強了腫瘤細胞的免疫原性，將其轉化為原位抗原庫，為T細胞識別和清除腫瘤細胞奠定了基礎。

圖2 通過PRIZE馴化恢復腫瘤細胞的免疫原性。（a）WT P53將腫瘤細胞馴化為高免疫原性抗原庫的示意圖；（b，c）qRT-PCR顯示不同處理后4T1細胞中抗原呈遞基因的誘導；（c）流式細胞術檢測不同處理后4T1-OVA細胞表面MHC-SIINFEKL的平均熒光強度（MFI，n=3）；（d）處理后4T1細胞的免疫熒光圖像及細胞表面CD80的免疫熒光染色定量分析；（e）4T1腫瘤小鼠靜脈注射PRIZE（Luc）后不同時間點的體內生物發光成像及48小時后不同器官的生物發光圖像；（f）4T1腫瘤中不同時間點的生物發光定量（n=3）；（g）不同器官的生物發光定量（n=3）；（h-k）4T1腫瘤接受指定治療后，WT P53、MHC I、CD80和PD-L1表達的免疫熒光染色代表性圖像及定量分析

（3）光熱觸發的ISCVs形成

非侵入性光療法（包括PTT和光動力療法）為開發穩健的原位疫苗（ISCVs）提供了機會（圖3a）。實驗中，通過與PRIZE共遞送ICG到腫瘤細胞，經過NIR照射（43°C，5分鐘）后細胞存活率僅為13.6%，顯示出優異的免疫原性細胞死亡（ICD）療效（圖3b）。ICD與損傷相關分子模式（DAMPs）的釋放相關，可刺激抗腫瘤免疫反應并觸發ISCVs形成。體外實驗表明，PRIZE+NIR顯著誘導4T1細胞發生ICD并釋放DAMPs，如CRT暴露、HMGB1和ATP釋放（圖3c, d）。此外，將BMDCs與PRIZE+NIR預處理的4T1細胞共培養可顯著提高DCs的成熟度（圖3e, f）。

細胞毒性CD8+ T細胞是適應性免疫系統的核心效應細胞。實驗中，將CD8+ T細胞與由PRIZE+NIR處理的4T1細胞成熟的BMDCs共培養，顯著增加了CD8+GZMB+細胞的百分比（43.3%），并顯著提高了TNF-α和IL-12p70的水平，表明CD8+ T細胞功能的激活（圖3g, h, i）。形態學檢查顯示，PRIZE+NIR組中許多細胞出現細胞焦亡形態（圖3j），表明PTT成功觸發了PRIZE預處理腫瘤細胞中抗原的釋放，形成ISCVs，并誘導抗腫瘤免疫反應。

PTT可能通過增加血氧水平和破壞物理屏障來增強免疫細胞浸潤。激光血流成像顯示NIR照射增加了小鼠的血流速度，光聲成像表明4T1腫瘤組織中的血氧含量升高（圖3k, l）。此外，H&E染色證實NIR治療后腫瘤組織內松散區域的擴張（圖3m），表明PTT對物理屏障的破壞作用。這些發現為通過PRIZE+NIR在體內有效激活免疫反應和實現強大的抗腫瘤效果奠定了基礎。

圖3 PRIZE+NIR引發ISCV的形成。（a）NIR加速ISCV形成示意圖；（b）PZE、PRZE、PRIZE和PRIZE+NIR（43°C，5分鐘）處理4T1細胞24小時后的細胞相對活力；（c）不同處理后4T1細胞中CRT和HMGB1的免疫熒光圖像；（d）不同處理后4T1細胞的細胞外ATP濃度（n=3）；（e）BMDC成熟和CD8+ T細胞活化示意圖；（f）4T1細胞與BMDC共培養24小時后成熟BMDC的流式細胞術定量（n=3）；（g）與上述BMDC共培養后活化CD8+ T細胞的流式細胞術定量（n=3）；（h，i）T細胞與成熟BMDC（CD80+ CD86+）共培養24小時后，通過ELISA檢測TNF-α（h）和IL-12p70（i）的產生（n=3）；（j）Cell Tracker? DiI標記的活化CD8+ T細胞攻擊4T1細胞的代表性圖像（n=3）；（k）NIR照射前后小鼠腫瘤部位的血液灌注圖像及定量（n=3）；（l）NIR前后4T1腫瘤的PA成像及平均sO?的量化（n=3）；（m）NIR前后4T1腫瘤的H&E染色

（4）ISCVs在雙側4T1腫瘤模型中的治療功效

通過雙側BALB/C腫瘤模型評估了ISCVs的抗腫瘤效果。當原發腫瘤體積達到100 mm3時，小鼠分為四組（每組8只），分別接受生理鹽水、PIZE+NIR、PRIZE或PRIZE+NIR處理，每三天靜脈注射一次，共五次。對于PIZE+NIR或PRIZE+NIR組，在注射后24小時對右側（原發）腫瘤進行額外的激光照射（43°C，5分鐘）（圖4a）。結果顯示，PRIZE治療或PIZE+NIR治療單獨抑制了4T1腫瘤的雙側生長，但PRIZE+NIR治療效果更優，從個體生長曲線和平均腫瘤體積中可以看出（圖4b）。接受聯合治療的小鼠中約75%存活，而其他組小鼠在60天內死亡（圖4c）。這些結果強調了修復P53異常以增強腫瘤細胞免疫原性的重要性。

PRIZE+NIR顯著促進了DC成熟，增加了原發和遠處腫瘤中CD3+CD8+ T細胞和CD8+GZMB+ T細胞的浸潤（圖4d, e）。此外，PRIZE+NIR處理組在遠端腫瘤、淋巴結、脾臟和周圍血液中產生更高比例的CD3+CD8+ T細胞（圖4f）。RNA測序顯示，PRIZE+NIR治療的腫瘤組織中p53和免疫激活相關基因表達上調，免疫細胞類型發生改變，包括T細胞、NK細胞和活化DCs（圖4g）。與TAMs（M1和M2）、MDSCs和Tregs相關的基因表達發生變化，重塑了免疫抑制的TME。流式細胞術分析顯示，PRIZE+NIR組中MDSCs和Tregs比例顯著降低，M1/M2比率增加（圖S24b）。體內結果表明，PRIZE+NIR通過激發適應性免疫反應和調節TME，顯著增強了ISCVs的療效（圖4h）。

圖4 ISCVs在雙側4T1腫瘤模型中的治療效果。（a）雙側BALB/c腫瘤實驗設計示意圖；（b）原發性腫瘤和遠處腫瘤的個體腫瘤生長動力學（每3天記錄一次）；（c）各組生存曲線（n=8）；（d）不同組小鼠原發性腫瘤和遠處腫瘤中CD3+ CD8+ T細胞浸潤百分比（n=3）；（e）原發性腫瘤和遠處腫瘤中CD8+ GZMB+ T細胞的免疫熒光分析；（f）不同組小鼠淋巴結、血液和脾臟中CD3+ CD8+ T細胞浸潤百分比（n=3）；（g）小鼠原發性腫瘤組織經生理鹽水、PRIZE+NIR處理后，免疫細胞類型相關基因的轉錄組分析差異基因聚類熱圖（n=3）；（h）PTT與PRIZE馴化協同激活CIC并增強ISCV療效的示意圖

（5）通過PRIZE+NIR抑制腫瘤轉移和復發

為了評估PRIZE+NIR在治療腫瘤轉移和復發方面的潛力，研究者建立了相關模型并進行了實驗。在4T1腫瘤攜帶小鼠中，PRIZE+NIR顯著減少了肺部轉移腫瘤負荷，肺重量接近正常水平（圖5a, b），且H&E染色顯示PRIZE+NIR組肺部轉移性結節數量減少了約60%（圖5c, d）。此外，PRIZE+NIR處理的血清中IFN-γ和TNF-α水平最高（圖5e, f），表明其優化的抗腫瘤免疫反應。通過IVIS Lumina II成像系統監測腫瘤轉移，發現PRIZE+NIR顯著增加了外周血和脾臟中效應記憶T細胞（T EM）和中央記憶T細胞（T CM）的比例（圖5g-j），小鼠存活率顯著提高至70%（圖5k），突出了其在抑制腫瘤轉移和延長生存時間方面的潛力。

進一步的腫瘤復挑戰模型實驗表明，PRIZE+NIR治療的小鼠在復挑戰后4T1腫瘤完全消退（圖5l, m），且外周血和脾臟中記憶T細胞數量顯著增加（圖5n, o），顯示出強大的長期免疫記憶效應，有效防止腫瘤復發。這些結果表明PRIZE+NIR在激活持久免疫記憶效應方面的重要性。

圖5 預防腫瘤轉移和復發的長期記憶效應。（a）4T1 轉移模型中 PRIZE+NIR 觸發癌癥免疫療法的示意圖；（b）研究結束時小鼠肺重量（n=5）；（c）肺組織 H&E 染色圖像；（d）肺轉移節點量化（n=5）；（e, f）ELISA 測定血清中 IFN-γ 和 TNF-α 水平（n=5）；（g, h）4T1 轉移模型小鼠血液和脾臟中 T EM 和 T CM 的流式細胞術分析（n=3）；（i, j）T EM 和 T CM 的百分比（n=3）；（k）4T1 肺轉移小鼠總生存率（n=8）；（l）PRIZE+NIR 介導的 4T1 腫瘤模型預防復發方案；（m）腫瘤生長曲線；（n, o）不同治療后小鼠血液和脾臟中 T EM 和 T CM 的百分比（n=3）

（6）PRIZE+NIR對P53突變MC38結直腸癌腫瘤模型的抗腫瘤療效

在P53突變的MC38腫瘤C57BL/6小鼠模型中，PRIZE+NIR治療顯著抑制了腫瘤生長并實現了腫瘤完全清除（圖6a, b）。免疫熒光驗證了NIR誘導的I型細胞死亡（ICD），表現為顯著的CRT外化和HMGB1轉位（圖6c）。治療后，免疫熒光圖像顯示CD8+ T細胞的激活增強（圖6d），流式細胞術分析表明腫瘤組織中T細胞浸潤水平顯著增加（圖6e, f），且CD8+GZMB+和CD8+IFN-γ+ T細胞群體顯著增加（圖6g, h），表明PRIZE+NIR增強了CD8+ T細胞的抗腫瘤活性。生存曲線分析顯示，PRIZE+NIR治療將MC38結直腸癌小鼠的存活率提高到60%（圖6i），突顯了其強大的抗腫瘤療效。這些結果表明P53修復策略在p53突變腫瘤模型中具有顯著的治療潛力。

圖6 PRIZE+NIR 對 p53 突變腫瘤的抑制作用。（a）MC38 腫瘤模型中 PRIZE+NIR 引發的癌癥免疫療法示意圖；（b）腫瘤生長曲線（n=8）；（c）代表性免疫熒光圖像，顯示不同處理后腫瘤中 CRT 和 HMGB1 的表達；（d）不同處理后腫瘤中 CD8?GZMB? T 細胞和 CD4?Foxp3? T 細胞的免疫熒光分析；（e, f）流式細胞術檢測不同處理后腫瘤中浸潤的 CD3?CD8? T 細胞和 CD3?CD4? T 細胞（n=3），并進行定量分析；（g, h）流式細胞術檢測并量化不同處理后腫瘤中 CD8?GZMB? T 細胞和 CD8?IFN-γ? T 細胞的表達水平（n=3，代表性門控策略見圖S30）；（i）不同處理后 MC38 腫瘤 C57BL/6 小鼠的總生存率（n=8）