编者按

肿瘤来源的微粒 (TMPS)，是通过紫外（UV）照射肿瘤细胞获得的细胞外囊泡，具有天然的靶向能力和免疫刺激特性，在肿瘤免疫治疗中潜力巨大，并已被证明可作为肿瘤治疗的药物递送系统。但传统的紫外线(UV) 制备方法存在疗效有限和安全性问题，因此，开发一种更高效、更安全的TMPs制备方法对肿瘤治疗具有重要意义。

5月19日，华中科技大学附属协和医院金阳教授研究团队在权威期刊Nature Nanotechnology（IF=34.9）上发表最新研究成果。该研究提出了一种基于微波辐射的新型TMPs制备方法——MW-TMPS，并系统评估了MW-TMPs的生物学功能和治疗潜力。利用斑马鱼肿瘤异种移植（PDX）、类器官、小鼠模型等多种体内外实验模型发现，与传统的紫外线(UV) 制备方法相比，MW-TMPs具有更强的体内抗肿瘤活性和安全性，并兼具免疫治疗和药物递送双重功能。

本研究中，环特生物提供的斑马鱼PDX等实验服务支持，进一步验证了MW-TMPS的抗肿瘤疗效，展现出MW-TMPS强劲的临床转化前景。（环特科研预存福利大礼包全新升级，速来解锁！）

01 研究亮点

• 提出一种全新的基于微波辐射的TMPs制备方法——MW-TMPs，利用微波辐射替代传统的紫外线辐射来诱导肿瘤细胞释放TMPs，操作简便、效率高，显著提高了TMPs的产量和生物安全性；

• 利用临床恶性胸腔积液样本、类器官、斑马鱼PDX、小鼠模型等多种体内外实验模型，验证了MW-TMPs的治疗效果，表明其巨大的临床转化潜力；

• 系统展示了MW-TMPs的药物递送、协同免疫激活等双重功能，确立了其作为集成型纳米平台的肿瘤治疗新模式，为肿瘤免疫治疗提供了新视角。

图形摘要

02 主要研究成果

1. 微波(MW)辐射可诱导癌细胞死亡与胞外囊泡(EV)分泌

研究人员通过形态学观察(SEM)发现，微波（microwave, MW）辐射的肿瘤细胞出现皱缩、膜起泡、膜孔形成等典型的细胞毒性特征，表明MW会引发细胞毒性。经Annexin V 染色进一步证实，MW处理诱导细胞凋亡增加；膜结构破坏则表明，MW可能还会诱导焦亡或坏死性凋亡。

利用转录组测序分析显示，差异表达基因 (DEGs) 富集于细胞炎症及凋亡过程，且细胞外区域和蛋白结合相关基因发生明显变化。其中，Zbp1(坏死性凋亡诱导因子)、Casp4(焦亡激活因子)、Gsdmd(焦亡执行因子）等细胞死亡相关的DEGs基因表达上调。因此，MW照射可诱导多模式细胞死亡，如细胞凋亡、免疫原性焦亡、坏死性凋亡等。单细胞拉曼光谱分析显示，MW处理组的多个特征峰拉曼强度降低，RNA与DNA电泳及浓度分析也进一步证实细胞内核酸含量减少。

以上实验表明，MW辐射有显著的细胞毒性作用，会诱导肿瘤细胞发生凋亡、坏死性凋亡和焦亡等多种死亡方式，并降低细胞内核酸水平。

图1

2. MW-TMPs富含HMGB1，并能诱导免疫原性细胞死亡

研究人员发现，MW-TMPS呈现出时间依赖性地被肿瘤细胞摄取，其诱导细胞凋亡效果与UV-TMPs相似。此外，MW-TMPS具有免疫刺激作用，能显著增强树突状细胞（DC）的成熟(CD86+1)，扩增M1型巨噬细胞(CD86⁺CD206⁻BMDMs)的比例，但对M2型巨噬细胞(CD86⁻CD206⁺)影响不大，这可能与MW-TMPs的肿瘤抗原、死亡受体、免疫调节分子或协同作用有关。

随后，研究人员通过蛋白组学分析对MW-TMPs与UV-TMPs的蛋白谱进行比较，发现它们的差异蛋白富集于补体与凝血级联、上皮细胞凋调节分子、免疫防御激活或协同作用等通路。KEGG分析显示，免疫系统相关蛋白注释数量领先。其中，高迁移率族蛋白B1（HMGB1）作为一种高度保守的损伤相关分子模式(DAMP)，在MW-TMPs中显著上调。

HMGB1是免疫原性细胞死亡(ICD)的关键标志物。通过ICD诱导验证发现，MW-TMP处理后的LLC细胞（Lewis肺癌细胞）的ICD标志物，如HMGB1、ATP、CRT均显著上调，HMGB1 抑制剂可阻断此效应。因此，MW-TMPs通过递送 HMGB1诱导肿瘤细胞免疫原性细胞死亡。

图2

3. MW-TMPs激活树突状细胞来增强抗原呈递，并在肿瘤微环境中重新编程TAM，为抗肿瘤表型

免疫细胞浸润分析显示，MW-TMP与UV-TMP处理组的T细胞比例明显高于 PBS对照组。树突状细胞(DC)是功能强大的抗原呈递细胞(APCs)，在启动和调控先天性免疫、适应性免疫中发挥着核心作用。树突状细胞(DC)可分为经典1型DC(cDC1)、经典2型DC(cDC2)、富含免疫调节分子的成熟DC(mregDC)三种亚型。

MW-TMP处理后，cDC1比例显著增加，表明DC被有效激活；尤其需要注意的是，mregDc(免疫调节性DC) 比例也显著升高，mregDC可能来源于cDC1/cDC2 吞噬肿瘤抗原。进一步分析显示，MW-TMP处理可以增强mregDC内的MHC I类抗原呈递相关基因表达，而且mregDC与肿瘤内T细胞的通讯能力增强。这表明，MW-TMP可以促进cDC1和mregDC增加，并增强mregDc的抗原呈递功能。

随后，免疫荧光分析与流式细胞术（FCM）结果显示，MW-TMP处理组中，肿瘤、睥脏、淋巴结的DC激活增强，且MW-TMP可显著增加肿瘤内DC浸润和成熟比例。MW-TMPs优先扩增驻留型cDC1(CD103+)，而非迁移型cDC1(CD11b+)。在MW-TMP 组中，CCR7⁺ mregDC增多且MHCI/CD80表达更高。

在肿瘤微环境中，巨噬细胞分为6个不同功能的亚群。MW-TMP处理后，M1型(Cxcl9_macro/Fn1_macro)增加，M2型(Ccl8_macro)减少。轨迹分析显示，M1 信向定位，M2偏向聚集。流式细胞术（FCM）证实，MW-TMP处理可以促进肿瘤内M1型肿瘤相关巨噬细胞（TAM）增加，M2型TAMS及前髓源性抑制细胞(MDSCs)减少。总之，MW-TMP可以促进促炎性巨噬细胞扩增，将TAM重编程为抗肿瘤表型，减轻免疫抑制微环境。

图3

4. MW-TMPS促进细胞毒性T细胞和NK细胞扩增

接着，研究人员探究了MW-TMPs对CD8+T细胞的影响，并对NK细胞进行了分析。结果显示，MW-TMP能显著提高CD8⁺ T细胞中Gzmb与IFNγ的表达，使其细胞毒性增加，同时降低Treg比例，而在PBS与UV-TMP组中未发现明显变化。这表明，MW-TMP通过激活抗原呈递细胞（APC）对肿瘤抗原的识别与交叉呈递，诱导肿瘤特异性CD8⁺ T细胞激活免疫反应，并促进效应/记忆型（CD8_c3）T细胞的分化，提升其杀伤功能与免疫记忆潜力。

NK细胞分析显示，NK_FCGR3具有更强的细胞毒性，MW-TMP处理可显著扩增NK_FCGR3亚群，而UV-TMP优先诱导NK_SELL亚群扩增。流式细胞术进一步证实，MW-TMP可以增强NK细胞浸润，并促进IFNγ分泌。因此，MW-TMP处理可以促进细胞毒性和NK细胞扩增，增强抗肿瘤免疫。

图4

5. MW-TMPS可以治疗恶性胸腔积液（MPE），并可作为药物递送载体，增强PD-L1免疫疗效

为了探究MW-TMPs的临床潜力，研究人员收集了在胸腔穿刺过程中获得的恶性胸腔积液(MPE) ，并从MPE细胞沉淀物中分离出肿瘤细胞，制备MW-TMPs和UV-TMPS。在自体MPE共培养实验中，MW-TMPs优先被肿瘤细胞摄取，其次是中性粒细胞和巨噬细胞。

人源MPE模型实验结果显示，MW-TMPs比UV-TMPs能更好地诱导ICD标志物CRT、ATP的上调，表明其具有潜在的免疫原性。MW-TMPs处理后，DC成熟，促进巨噬细胞向M1型极化。尽管T细胞浸润并无显著增加，但MW-TMPs显著减少了 Treg细胞，增加了NKT细胞亚群，提升了CD8⁺ T细胞活性，表明其具有显著的免疫重塑能力。

随后，研究人员分别基于新鲜MPE细胞的三维（3D）多细胞类器官模型与斑马鱼患者来源异种移植（PDX）模型进行了验证。结果显示，MW-TMPs显著抑制球体生长，明显优于UV-TMPs，并表现出更强的细胞毒性。而在斑马鱼PDX模型中，MW-TMPs表现出显著的抗肿瘤效果。结合此前体外胸腔液3D模型、皮下瘤模型和原位肺癌模型的结果，多重证实了MW-TMPs强大的抗肿瘤能力，为MW-TMPs的潜在临床应用奠定了基础。

图5

接着，研究人员进一步探究了MW-TMPs的药物递送能力，证实MW-TMPs可作为药物递送系统，成功装载甲氨蝶呤，实现靶向化疗。体外实验表明，MW-TMPS-MTX通过增强LLC细胞凋亡，来显著抑制其增殖。体内抗肿瘤实验结果显示，在LUAD荷瘤小鼠中给药，MW-TMPS-MTX可以显著抑制肿瘤生长，且无显著的体重改变，进一步验证了MW-TMPS作为药物递送系统的潜力。

MW-TMPs 与PD-L1抗体联合使用，协同增强抗肿瘤反应，明显优于单药或PBS对照组，且未见毒性。因此，MW-TMPS是一种兼具药物递送、免疫治疗增强的双重功能纳米平台，在肿瘤学领域具有重要的转化价值。

本研究中，环特生物提供了斑马鱼PDX等实验服务支持，多维度验证了MW-TMPs具有抗肿瘤活性。为了更好地助力科学研究，环特生物依托国际领先的斑马鱼、类器官、哺乳动物、人体临床等多维生物技术服务平台，“科研预存大礼包”活动进行中，致力于成为您科研路上最值得信赖的伙伴！欢迎新老客户咨询！

03 编者点评

      本研究首次开发了一种简便、低成本且高效的微波（MW）辐射策略，用于制备来源于肿瘤细胞的微粒（MW-TMPs），并通过患者来源的MPE和斑马鱼PDX等体内外实验证实，其不仅能诱导免疫原性细胞死亡，而且，能在不同肺肿瘤模型中，重编程抑制性肿瘤免疫微环境，实现自然杀伤细胞与T细胞对肿瘤细胞的双重靶向攻击。实验表明，MW-TMPs可高效递送甲氨蝶呤至肿瘤部位，与PD-L1阻断疗法产生协同增效，其作为一种双重功能纳米平台，在单药治疗、化疗药物递送和免疫联合治疗中均表现出卓越的性能，具有重要的临床转化潜力。

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参考文献：

Yali Wu, Wenjuan Chen, Yang Jin et al. Tumour-derived microparticles obtained through microwave irradiation induce immunogenic cell death in lung adenocarcinoma. Nat. Nanotechnol.2025. DOI: 10.1038/s41565-025-01922-3