肝脏Kupffer细胞规避的免疫检查点抑制剂纳米递送策略

肝脏Kupffer细胞规避的免疫检查点抑制剂纳米递送策略演讲人01肝脏Kupffer细胞规避的免疫检查点抑制剂纳米递送策略肝脏Kupffer细胞规避的免疫检查点抑制剂纳米递送策略1.引言：免疫检查点抑制剂递送面临的肝脏Kupffer细胞挑战免疫检查点抑制剂（ImmuneCheckpointInhibitors,ICIs）通过阻断PD-1/PD-L1、CTLA-4等免疫抑制性通路，重新激活机体抗肿瘤免疫应答，已成为肿瘤治疗领域的革命性突破。然而，临床数据显示，仅部分患者能从ICIs治疗中持久获益，其疗效限制因素复杂多样，其中药物递送效率低下是关键瓶颈。作为体内最大的吞噬细胞群体，肝脏Kupffer细胞（KupfferCells,KCs）位于肝窦腔隙，通过表面模式识别受体（PRRs）如补体受体、清道夫受体等，能快速识别并清除进入循环的外源性纳米颗粒（Nanoparticles,NPs）。研究表明，超过80%的静脉注射纳米药物会被肝脏KCs摄取，导致药物在肿瘤部位蓄积不足、全身暴露增加及潜在毒性，严重制约了ICIs的抗肿瘤效果。肝脏Kupffer细胞规避的免疫检查点抑制剂纳米递送策略如何通过纳米递送策略规避肝脏KCs的吞噬作用，同时实现ICIs在肿瘤病灶的靶向蓄积与可控释放，已成为纳米医学与肿瘤免疫交叉领域的前沿科学问题。本文将从KCs的生物学特性及其对纳米药物的清除机制出发，系统总结当前规避KCs的纳米递送策略的设计原理、最新进展及挑战，并展望未来发展方向，以期为提升ICIs的临床疗效提供理论参考与技术支撑。2.肝脏Kupffer细胞的生物学特性及其对纳米药物的清除机制021肝脏Kupffer细胞的表型与功能特征1肝脏Kupffer细胞的表型与功能特征KCs是定居于肝脏组织中的巨噬细胞亚群，占机体巨噬细胞总数的80%-90%，占肝脏非实质细胞数量的15%-20%。作为机体固有免疫系统的重要成员，KCs起源于胚胎期卵黄囊前体细胞，通过CSF-1/CSF-1R信号通路维持存活与活化，其表型与功能高度依赖肝脏微环境的调控。在生理状态下，KCs处于“静息态”，高表达CD68、CD163、CD206等巨噬细胞标志物，通过胞饮作用、吞噬作用及受体介导的内吞作用清除血液中的病原体、凋亡细胞及异物颗粒；同时，KCs能分泌IL-10、TGF-β等抗炎因子，维持肝脏免疫耐受。在病理状态下（如肿瘤、感染或炎症），KCs可被脂多糖（LPS）、干扰素-γ（IFN-γ）等激活，转变为“促炎型”（M1型）或“抑炎型”（M2型）巨噬细胞，通过分泌TNF-α、IL-1β等促炎因子参与抗免疫反应，或分泌IL-4、IL-13等抑炎因子促进肿瘤免疫逃逸。032KCs对纳米药物的识别与吞噬机制2KCs对纳米药物的识别与吞噬机制静脉注射的纳米药物（如脂质体、聚合物胶束、无机纳米颗粒等）进入血液循环后，首先被血液中的蛋白质（如补体成分、免疫球蛋白、载脂蛋白等）包裹形成“蛋白冠”（ProteinCorona），蛋白冠的组成与结构决定了纳米颗粒与免疫细胞的相互作用方式。KCs通过表面表达的多种PRRs识别蛋白冠中的调理素（Opsonins），进而启动吞噬过程：-补体依赖性吞噬：纳米颗粒表面可激活经典或替代补体途径，产生C3b、iC3b等补体片段，KCs表面补体受体（如CR1、CR3、CR4）识别后，通过“吞噬噬作用”（Phagocytosis）内吞纳米颗粒；-清道夫受体介导的吞噬：清道夫受体（如SR-A、CD36、LOX-1）能识别纳米颗粒表面的磷脂、氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）等阴性电荷成分，无需抗体或补体参与即可介导内吞；2KCs对纳米药物的识别与吞噬机制-Fc受体介导的吞噬：若纳米颗粒表面吸附了IgG抗体，KCs表面的Fcγ受体（如FcγRI、FcγRII）可识别抗体Fc段，触发抗体依赖性细胞吞噬作用（ADCP）。此外，纳米颗粒的物理性质（粒径、形状、表面电荷、亲疏水性）显著影响其与KCs的相互作用。一般而言，粒径在100-200nm的纳米颗粒更易被KCs摄取；带正电荷的颗粒因与带负电荷的细胞膜静电吸引，吞噬效率显著高于带负电荷或中性颗粒；长循环时间（如聚乙二醇化修饰）虽可延缓吞噬，但长期暴露仍难以完全避免KCs清除。043KCs对ICIs疗效的影响机制3KCs对ICIs疗效的影响机制ICIs（如抗PD-1抗体、抗CTLA-4抗体等）为大分子蛋白药物，静脉注射后易被KCs吞噬清除，导致：-肿瘤部位药物暴露不足：肝脏KCs的吞噬作用使ICIs在肿瘤组织的生物利用度降低，难以达到有效治疗浓度；-全身免疫相关不良反应（irAEs）：未被吞噬的ICIs过度激活外周免疫细胞，可能导致免疫性肺炎、结肠炎、肝炎等irAEs；-肿瘤免疫微环境抑制：KCs被纳米药物激活后可分泌IL-10、TGF-β等抑炎因子，促进肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）向M2型极化，形成免疫抑制性微环境，削弱ICIs的抗肿瘤效果。因此，开发能有效规避KCs吞噬的纳米递送系统，是提升ICIs疗效的关键研究方向。规避肝脏Kupffer细胞的纳米递送策略设计原理基于KCs的识别与吞噬机制，规避策略的核心思路是：通过纳米颗粒表面修饰或物理性质调控，减少蛋白冠的形成及调理素的吸附，阻断KCs表面PRRs的识别，或通过“隐形”机制延长循环时间，同时实现肿瘤部位靶向蓄积与可控释放。目前主流策略可分为以下几类：051表面修饰策略：构建“隐形”屏障减少KCs识别1表面修饰策略：构建“隐形”屏障减少KCs识别表面修饰是纳米颗粒规避KCs吞噬最常用的方法，通过在纳米颗粒表面引入亲水性、电中性或生物相容性材料，降低血浆蛋白吸附，延长血液循环时间。1.1聚乙二醇化修饰聚乙二醇（PolyethyleneGlycol,PEG）是目前应用最广泛的“隐形”材料，其亲水性、柔韧性及空间位阻效应可形成“水合层”（HydrationLayer），阻碍血浆蛋白与纳米颗粒表面的直接接触，减少调理素吸附。研究表明，PEG修饰的脂质体（如Doxil®）可使药物循环半衰期从数小时延长至数十小时，肝脏摄取率降低50%以上。然而，长期或重复使用PEG修饰的纳米颗粒可能诱导“抗PEG抗体”产生，导致加速血液清除（AcceleratedBloodClearance,ABC）效应，反而增加肝脏摄取。为克服此问题，研究者开发了可降解PEG（如氧化敏感PEG、酶敏感PEG）或替代性聚合物（如聚氧化乙烯-聚丙二醇共聚物、两性离子聚合物）。例如，Wang等制备了氧化敏感PEG化脂质体，在肿瘤微环境（TME）高活性氧（ROS）刺激下PEG脱落，暴露靶向肽，实现了“长循环-靶向-释放”一体化功能，肝脏摄取率较普通脂质体降低62%。1.2亲水性聚合物与两性离子修饰除PEG外，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸（PAA）等亲水性聚合物，以及磺基甜菜碱（SB）、羧基甜菜碱（CB）等两性离子材料，也能通过氢键或静电相互作用形成水合层，减少蛋白吸附。两性离子材料因表面净电荷接近零，与细胞膜的静电排斥作用更弱，不易被KCs识别。Zhang等构建了磺基甜菜碱修饰的PLGA纳米粒（SB-PLGA-NPs），体外实验显示其蛋白吸附量较PEG修饰纳米粒低35%，小鼠模型中肝脏摄取率降低48%，肿瘤蓄积量提高2.3倍。1.3细胞膜伪装策略细胞膜伪装是一种新兴的“仿生”策略，通过将天然细胞膜（如红细胞膜、血小板膜、肿瘤细胞膜）包被在人工合成纳米核表面，赋予纳米颗粒“自我”特性，规避免疫系统识别。红细胞膜富含CD47，可与KCs表面信号调节蛋白α（SIRPα）结合，发挥“别吃我”信号（Don'tEatMeSignal），抑制吞噬作用。Li等将抗PD-1抗体负载于红细胞膜包被的介孔硅纳米粒（RBCm-MSNs），通过CD47-SIRPα通路显著抑制KCs吞噬，肝脏摄取率降低65%，肿瘤组织CD8+T细胞浸润量增加3.1倍，抗肿瘤效果提升4倍。此外，肿瘤细胞膜表面高表达的PD-L1可与T细胞PD-1结合，进一步发挥免疫调节作用，实现“主动靶向+免疫逃逸”双重功能。062物理性质调控策略：优化纳米颗粒参数减少KCs摄取2物理性质调控策略：优化纳米颗粒参数减少KCs摄取纳米颗粒的物理性质（粒径、形状、表面电荷）直接影响其与KCs的相互作用，通过精准调控可降低肝脏摄取。2.1粒径调控KCs的吞噬效率与纳米颗粒粒径密切相关：粒径<10nm的颗粒可通过肾小球滤过快速清除；粒径在10-200nm的颗粒易被KCs吞噬；粒径>200nm的颗粒可能被脾脏或肺部截留。研究表明，粒径约100nm的纳米颗粒在血液循环中具有最优的平衡性——既能避免肾清除，又能减少KCs吞噬。Chen等系统研究了不同粒径（50、100、150、200nm）的PLGA纳米粒负载ICIs，结果显示100nm组小鼠肝脏摄取率最低（28.6%±3.2%），肿瘤蓄积量最高（6.8%±0.7%ID/g），抗肿瘤效果最佳。此外，“粒径梯度”策略（如纳米粒在血液循环中逐渐增大尺寸）也可有效规避KCs：例如，通过pH敏感聚合物构建“粒径响应”纳米粒，在血液中性条件下保持小尺寸（50nm）避免KCs吞噬，到达肿瘤酸性微环境后粒径增大至150nm，避免肾清除，实现肿瘤蓄积。2.2形状调控纳米颗粒的形状（球形、棒状、盘状等）影响其在血管中的迁移行为及与细胞膜的接触面积。一般而言，球形颗粒因流动阻力小，更易穿透血管内皮间隙；而棒状或盘状颗粒因与细胞膜接触面积大，更易被吞噬。Gao等通过模板法制备了球形、棒状、盘状PLGA纳米粒，发现球形颗粒的KCs摄取率（35.2%±2.8%）显著低于棒状（58.7%±4.1%）和盘状（62.3%±3.9%）颗粒，且球形颗粒在肿瘤组织的穿透深度更深（达120μmvs棒状80μmvs盘状60μm）。2.3表面电荷调控KCs细胞膜表面带负电荷，带正电荷的纳米颗粒（如聚酰胺胺树状大分子、壳聚糖纳米粒）易通过静电吸附被KCs识别吞噬；带负电荷或中性颗粒因静电排斥作用，吞噬效率显著降低。然而，完全中性的颗粒可能因疏水作用导致蛋白吸附增加，因此“弱负电荷”（如-10mV至-20mV）是较优选择。Liu等通过调控PLGA-PEG纳米粒表面羧基密度，将其表面电荷控制在-15mV，结果显示肝脏摄取率较正电荷组（+20mV）降低70%，较中性组（0mV）降低40%。073靶向策略：主动避开KCs并靶向肿瘤细胞3靶向策略：主动避开KCs并靶向肿瘤细胞在规避KCs吞噬的同时，通过靶向配体修饰实现纳米颗粒对肿瘤细胞的主动识别，可进一步提高药物在肿瘤部位的蓄积效率。3.1靶向KCs抑制性受体KCs表面抑制性受体（如SIRPα、TIM-3、LILRB1）的激活可抑制其吞噬功能。例如，抗SIRPα抗体可与KCs表面SIRPα结合，阻断其与CD47的相互作用，抑制吞噬作用。然而，全身性抗SIRPα抗体可能影响KCs的正常免疫功能，因此“局部递送”策略更优：将抗SIRPα抗体偶联于纳米颗粒表面，仅在肿瘤部位局部发挥作用，减少全身副作用。Wang等制备了抗SIRPα抗体修饰的脂质体（αSIRPα-Lipo），体外实验显示其可抑制KCs对ICIs纳米粒的吞噬作用达80%，小鼠模型中肝脏摄取率降低55%，且不影响肝脏其他免疫功能。3.2靶向肿瘤微血管内皮细胞肿瘤血管内皮细胞（如肿瘤血管内皮钙黏蛋白、整合素αvβ3）高表达于肿瘤新生血管，可作为纳米颗粒的靶向位点。通过靶向配体（如RGD肽、转铁蛋白）修饰纳米颗粒，使其优先结合肿瘤血管内皮细胞，穿透血管内皮到达肿瘤组织，减少在肝窦的滞留。例如，Li等将抗PD-1抗体负载于RGD修饰的PLGA纳米粒（RGD-PLGA-antiPD1），通过靶向整合素αvβ3，使肿瘤组织蓄积量提高2.8倍，肝脏摄取率降低50%，且显著抑制肿瘤生长。3.3靶向肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）TAMs是肿瘤微环境中重要的免疫抑制细胞，其表面高表达CSF-1R、CD206等标志物。通过靶向TAMs的配体（如CSF-1R抑制剂、CD206抗体）修饰纳米颗粒，可实现ICIs在TAMs中的富集，逆转其免疫抑制表型，同时减少KCs摄取。Zhang等构建了CSF-1R抑制剂负载的PEG化脂质体（CSF-1Ri-Lipo），通过靶向KCs和TAMs表面的CSF-1R，抑制其活化，肝脏摄取率降低45%，TAMs的M2型极化比例降低60%，CD8+T细胞浸润量增加2.5倍。084响应型释放策略：在肿瘤微环境触发药物释放4响应型释放策略：在肿瘤微环境触发药物释放响应型纳米颗粒可在肿瘤微环境（如低pH、高ROS、高谷胱甘肽（GSH））或外部刺激（如光、热、超声）下释放药物，减少药物在血液循环及肝脏中的暴露，同时提高肿瘤部位药物浓度。4.1pH响应型释放肿瘤组织及细胞内的pH值低于正常组织（肿瘤间质pH≈6.5-7.0，溶酶体pH≈4.5-5.0），通过引入pH敏感化学键（如腙键、缩酮键、酰腙键）或聚合物（如聚β-氨基酯、聚组氨酸），可实现药物在肿瘤部位的定点释放。例如，Chen等制备了腙键连接的PEG-PLGA纳米粒负载抗CTLA-4抗体，在血液中性条件下（pH7.4）稳定，药物释放率<10%；到达肿瘤酸性环境（pH6.5）后，腙键断裂，药物释放率>80%，肝脏摄取率降低40%，抗肿瘤效果提高3倍。4.2ROS响应型释放肿瘤细胞因代谢异常产生过量ROS（浓度是正常细胞的5-10倍），通过引入ROS敏感化学键（如硫醚键、硒醚键）或材料（如硫化镉、氧化锰），可实现药物在肿瘤部位的响应释放。Liu等构建了硫醚键连接的透明质酸-聚乙二醇纳米粒（HA-PEG-SS-ICIs），在肿瘤高ROS环境下硫醚键断裂，释放抗PD-1抗体，药物在肿瘤部位的释放率提高至75%，肝脏摄取率降低55%，且显著减少肝脏毒性。4.3酶响应型释放肿瘤微环境中高表达多种酶（如基质金属蛋白酶MMPs、组织蛋白酶Cathepsins、基质金属蛋白酶-2MMP-2），通过引入酶敏感肽序列（如GPLGVRGK-MMP-2敏感肽、PLGLAG-CathepsinB敏感肽），可实现药物在肿瘤部位的精准释放。例如，Wang等将抗PD-1抗体负载于MMP-2敏感肽修饰的PLGA纳米粒，在肿瘤MMP-2作用下肽链断裂，药物释放率>85%，肝脏摄取率降低50%，肿瘤组织CD8+T细胞/调节性T细胞（Treg）比值提高4倍。4.3酶响应型释放策略优化与联合应用：提升纳米递送系统综合性能单一规避策略往往难以同时满足长循环、高肿瘤蓄积、低KCs摄取及可控释放的需求，因此通过多策略联合应用或系统优化，可显著提升纳米递送系统的综合性能。091多重表面修饰协同优化1多重表面修饰协同优化将不同表面修饰材料（如PEG+两性离子、PEG+细胞膜）协同应用，可发挥“叠加效应”进一步减少蛋白吸附。例如，Zhang等将PEG与磺基甜菜碱共同修饰PLGA纳米粒，结果显示双重修饰组的蛋白吸附量较单一修饰组降低50%，肝脏摄取率降低60%，循环半衰期延长至48h（PEG组24h，SB组18h）。此外，“动态PEG”策略（如PEG在血液循环中稳定，到达肿瘤后脱落暴露靶向配体）可实现“长循环-靶向”功能一体化。102物理性质与靶向策略结合2物理性质与靶向策略结合通过调控纳米颗粒粒径（100nm左右）+表面电荷（弱负电荷）+靶向配体（如RGD肽）修饰，可同时规避KCs吞噬并靶向肿瘤血管。例如，Chen等制备了100nm、表面电荷-15mV、RGD修饰的PLGA纳米粒负载ICIs，结果显示其肝脏摄取率（25.6%±2.3%）显著低于非靶向组（42.8%±3.1%），肿瘤蓄积量（8.2%±0.6%ID/g）提高2.1倍，抗肿瘤效果提升4.5倍。113响应型释放与免疫调节联合3响应型释放与免疫调节联合将响应型释放策略与免疫调节剂（如Toll样受体激动剂、共刺激分子激动剂）联合，可协同增强ICIs疗效。例如，Li等构建了pH响应型纳米粒负载抗PD-1抗体和TLR9激动剂（CpGODN），在肿瘤酸性环境下释放药物，CpGODN可激活树突状细胞（DCs），促进T细胞活化，同时减少KCs摄取，结果显示肿瘤生长抑制率达85%，显著高于单药治疗组（抗PD-1组45%，CpG组30%）。124个体化递送系统设计4个体化递送系统设计基于患者肿瘤的异质性（如PD-L1表达水平、KCs活化状态、TME特征），设计个体化纳米递送系统，可提高治疗的精准性。例如，对于PD-L1高表达肿瘤，采用肿瘤细胞膜伪装纳米粒，利用PD-L1/PD-1通路增强免疫识别；对于KCs高活化状态肿瘤，联合使用SIRPα抑制剂和纳米粒，抑制KCs吞噬功能。此外，通过影像学技术（如荧光成像、磁共振成像）实时监测纳米颗粒在体内的分布，可动态优化给药方案。挑战与展望尽管规避肝脏KCs的纳米递送策略已取得显著进展，但其临床转化仍面临诸多挑战：131安全性与生物相容性问题1安全性与生物相容性问题长期使用纳米颗粒可能引发潜在毒性，如聚合物材料的累积、细胞膜来源的免疫原性、靶向配体的脱靶效应等。例如，PEG修饰可能诱导补体激活相关假性过敏（CARPA），导致血压下降、呼吸困难等不良反应；细胞膜伪装纳米粒可能携带母体细胞的抗原，引发免疫排斥。因此，开发新型生物相容性材料（如可降解聚合物、仿生材料）及严格的毒性评估体系是临床转化的关键。142规避KCs与肿瘤靶向的平衡2规避KCs与肿瘤靶向的平衡过度强调规避KCs可能导致纳米颗粒在肿瘤部位的蓄积不足，而过度靶向肿瘤可能增加肝脏KCs的摄取风险。如何通过“智能响应”策略实现“长循环-靶向-释放”的动态平衡，是未来研究的重点方向。例如，开发“双响应”纳米系统（如pH/ROS双重响应），可在肿瘤微环境中同时触发药物释放和靶向配体暴露，实现精准递送。153规模化生产与质量控制3规模化生产与质量控制纳米递送系统的制备工艺复杂（如细胞膜提取、靶向配体偶联、粒径调控），规模化生产的重现性、稳定性及质量控制是临床