长期抗原刺激常常导致 CD8+ T 细胞耗尽，从而削弱免疫疗法的疗效。为应对这一挑战，我们开发了通过细胞膜相分离构建的 Janus 纳米马达（PML@fmPt NMs），为动态免疫调节提供了有效策略。与传统纳米颗粒制造不同，带负电的金属纳米颗粒在膜上诱导自发的凝胶-流体结构域分离，产生具有固有不对称性、模块化性和增强扩散迁移率的稳定 Janus 结构。这种仿生设计使炎症性化学趋化能够同时作用于脾脏和肿瘤组织，实现对 T 细胞和肿瘤细胞的选择性靶向。纳米马达共递送二甲双胍和 CRISPR/Cas9，协同逆转 T 细胞耗尽并破坏肿瘤色氨酸代谢，这是一种双调控概念，称为双输出齿轮（DOG）疗法。在临床前研究中，该平台改善了 CD8+ T 细胞的线粒体呼吸能力，并显著抑制了肿瘤生长。除了治疗效果外，这项工作还为基于生物材料的智能纳米电机奠定了蓝图，凸显了相分离工程在制造下一代纳米材料中的潜力：模块化的 Janus 配置便于简化定制，使用天然膜提升兼容性，相分离原理可广泛推广至其他传递系统。该研究以题为“Phase-Separation Engineered Nanomotors Enable Spleen-Tumor Dual Targeting to Reverse T‑Cell Exhaustion”发表在ACS Nano上。

图1

PML@fmPt纳米材料的制备及基于脾脏与肿瘤双靶点基因编辑的DOG疗法机制。

(a) 通过细胞膜相分离机制制备PML@fmPt NMs。加入Cit-Pt纳米颗粒，其在羧基作用下与磷脂结合，诱导细胞膜表面发生区域化凝胶态转变。(b) 基于PML@fmPt NMs的脾脏与肿瘤双靶点基因编辑实现DOG疗法的机制。PML@fmPt NMs通过T细胞归巢效应和趋化运动靶向富集活性氧的脾脏和肿瘤组织。在脾脏组织中，PML@fmPt NMs被谷胱甘肽降解，释放CRISPR/Cas9质粒敲除NLRP3基因位点，从而抑制线粒体去极化和PD1表达；同时，二甲双胍促进GLUT-1表达、增加葡萄糖摄取，协同逆转CD8⁺ T细胞耗竭。在肿瘤组织中，PML@fmPt NMs被谷胱甘肽降解后释放质粒和二甲双胍，分别抑制NLRP3表达和色氨酸摄取，导致PDL1下调和CD8⁺ T细胞增殖。图2

PML@fmPt纳米材料的制备与表征。

(a) 不同颗粒的透射电镜图像。(b) 不同颗粒的紫外-可见吸收光谱。(c) 不同比例下PM NPs吸附质粒后上清液的DNA凝胶电泳图及(d)相应的负载比和包封率统计分析。(e) 不同颗粒的ζ电位统计分析。(f) 细胞膜及(fm-Pt)混合物的傅里叶变换红外光谱（插图为波数1300-900 cm⁻¹范围的放大图）。(g) 不同样品的SDS-PAGE凝胶考马斯亮蓝染色图像。(h) cit-Au NPs吸附后细胞膜凝胶转变与相分离的示意图。(i) 37°C下添加cit-Au后不同细胞膜包裹的PML随时间变化及(j)相应的紫外-可见吸收光谱。(k) 不同m/Pt比例下CTLL2细胞膜的差示扫描量热谱图。(l) PML@fmPt对谷胱甘肽响应性降解的示意图。(m) PML@fmPt在10 mM GSH中降解后的透射电镜图像。(n) 不同颗粒的浊度曲线。图3

PML@fmPt NMs的运动与动态趋化性验证。

(a) PML@fmPt NMs在H₂O₂溶液中的有限元模拟。(b) PML@fmPt NMs在不同H₂O₂浓度分布下的运动轨迹。(c) 不同H₂O₂浓度下PML@fmPt的均方位移随时间的函数关系。(d) 不同颗粒扩散系数的统计分析。(e) 微流控芯片中验证PML@fmPt NMs动态趋化性的示意图。(f) PML@fmPt NMs在微流控通道中的荧光强度分布曲线。(g) 不同fm/Pt比例的纳米马达在不同H₂O₂浓度下的趋化距离统计分析。(h) 基于PML@fmPt NMs活性氧诱导趋化性的肿瘤与脾脏双靶向示意图。(i) 静脉注射不同颗粒12小时后小鼠肿瘤及主要器官的活体成像图。(j) 循环芯片操作、(k) 组装示意图及(l) 实物图。(m) 循环芯片内全局流体循环方向及(n) 腔室内循环方向示意图。(o) 不同循环时间后a腔室中CD8⁺ T细胞荧光强度及其留存情况的统计分析。(p) 循环48小时后不同腔室中颗粒荧光强度的统计分析。(q) 循环48小时后b腔室中CD8⁺ T细胞荧光强度的统计分析。

参考文献：