研究背景

圍手術期是控制或根除殘留腫瘤、防止其復發和轉移的獨特窗口期，充分利用這一關鍵時期對充分發揮免疫治療的潛力至關重要。因此，有必要通過現有的或新的免疫調節方法來減輕術后傷口微環境與免疫治療之間的干擾，確保免疫調節劑在可耐受和可控的范圍內增強免疫治療的效果。

研究內容

2025年2月，來自西南大學的李翀教授團隊在材料領域頂尖期刊Advanced Materials （IF 27.4）上發表了題為“An Integrated Modular Vaccination System for Spatiotemporally Separated Perioperative Cancer Immunotherapy”的文章。該文章主要探討了一種集成模塊化疫苗接種系統，旨在改善圍手術期癌癥免疫治療的效果。在此，作者報道了一種由工程化角蛋白制備的模塊化微針，該微針負載有個性化抗腫瘤疫苗——癌細胞（CM）膜包被的AS01 脂質體（CLPs），它能夠在空間和時間上將免疫細胞活化所需的免疫治療微環境與傷口愈合微環境區分開來。

圖1.模塊化微針用于癌癥免疫治療的機制：

1.微針與疫苗：上圖是模塊化微針，頂端負載腫瘤疫苗（CLP）。微針可穿透皮膚，將疫苗遞送至目標位置。

2.表皮微環境：中圖為表皮微環境，微針的針根層留存于此，其中的成分能招募樹突狀細胞（DC）。DC 攝取 CLP 后進行抗原呈遞，激活免疫系統。

3.真皮微環境：下圖為真皮微環境，微針的針尖層深入其中，可減輕炎癥、促進組織修復，同時針對殘余癌細胞發揮作用。

4. 右圖：人體循環系統，顯示激活的免疫細胞可通過循環系統到達全身各處，攻擊癌細胞。

該系統的關鍵特點包括：

?工程化角蛋白微針：微針由工程化的角蛋白制成，具有不同的功能層。針根層KTMN基于重組角蛋白-84-T）主要保留在表皮中，促進樹突狀細胞的招募，以實現最大化的抗原呈遞。而針尖層KαMN（基于重組角蛋白-81-1Aα）位于真皮中，能夠快速減輕炎癥反應，同時促進組織修復和再生。

?空間和時間的分離：該系統通過模塊化的微針設計，能夠在免疫細胞激活所需的微環境與傷口愈合的微環境之間進行空間和時間上的區分。

?最大化免疫治療效果：通過這種時空分割的方法，系統能夠在促進傷口愈合的同時，將腫瘤微環境轉變為免疫刺激狀態，并延長無復發生存期，具備最大化免疫治療的效果，適合在整個圍手術期內應用。

在本研究中，作者基于瑞明生物的實時單細胞多功能分析儀，在體外單細胞水平上直觀地驗證了負載有個性化抗腫瘤疫苗——癌細胞（CM）膜包被的AS01 脂質體（CLPs）的微針可被樹突狀細胞（DCs）靶向并攝取，為基于SRK84-T 的針根層招募DC 以最大化免疫治療效果提供基礎理論支撐。

圖2. KTMN 作為空間調節模塊招募樹突狀細胞（DCs）并釋放疫苗以最大化抗原利用。A）體外實驗中，涂有SRK84-T 的微針周圍招募細胞的活/死染色。綠色代表活的DC 細胞。比例尺，100 μm。B）體內實驗中，由KTMN 招募的DC 細胞的代表性免疫熒光圖像。比例尺，75 μm。C）CLP 的代表性透射電子顯微鏡圖像。比例尺，500 μm。D）使用實時單細胞多功能分析儀對DC 細胞攝取CLP 的定量和成像。比例尺，50 μm。E）LP 和 CLP（綠色）與DCs（CD11c 標記）共定位的代表性免疫熒光圖像。比例尺，150 μm。F）注射24 小時后不同組引流淋巴結（TDLNs）的體外熒光成像及熒光強度定量分析（n = 4）。G）Mig DC 的 MHC II 平均熒光強度（MFI）圖。H）TDLNs 中成熟DCs（CD11c+CD80+CD86+）的定量（n = 4）。****p < 0.0001；**p < 0.01；*p < 0.05。I）處理24 小時后，對應CD4+ T 細胞、CD8+ T細胞、CD19+ B 細胞CD69 表達的MFI 定量（n = 4）。

實時單細胞多功能分析儀

單細胞研究對于理解細胞的組成、生理行為與功能的多樣性具有重要意義。基因組、轉錄組、蛋白組、代謝組學等分析技術為單細胞研究提供了有力工具。
主要性能有：

1.高時空分辨率：可以在亞細胞水平（細胞質、細胞核）原位、定量檢測。

2.多功能檢測：可以檢測單個活細胞內的百余種小分子含量（如乳酸、ATP、ROS等）及酶活性（葡萄糖甘酶等）。

3.細胞器提取：亞細胞水平提取細胞器；也可將藥物或其它物質微創注入細胞內。

4.組織和活體：動態監測多種生理信號變化（如針灸研究，腦神經研究等）。

在生物材料領域，實時單細胞多功能分析技術可以從單細胞或亞細胞水平上幫助研究人員高效直觀并深入了解細胞與生物材料之間的相互作用，從而優化生物材料的性能；監測細胞在接觸生物材料后的代謝變化，及時發現潛在的毒性或不良反應，為生物材料的安全性評估提供重要依據；同時輔助篩選出對細胞代謝具有積極影響的生物材料成分或結構，進而指導新型生物材料的設計和合成。該技術有助于為生物材料的研發及應用提供更加深入的理論基礎。

拓展閱讀

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參考文獻

Feiyan Gao, Chong Li, et al. An Integrated Modular Vaccination System for Spatiotemporally Separated Perioperative Cancer Immunotherapy. Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2025-02-11 , DOI: 10.1002/adma.202418322