細胞外囊泡（EVs）作為一種有前景的無細胞腫瘤治療平臺脫穎而出，能夠有效遞送腫瘤學中的治療藥物。根據大小和生物發生機制，EVs被分為三種類型：源自內質網的小型EVs（50-150 nm）、源自細胞膜的中型EVs（200-800 nm），包括微粒（MPs）和分泌的細胞中體殘余物，以及大型EVs（約1000 nm），包括凋亡小體、外泌體和遷移體。腫瘤來源的微粒（TMPs）是一種源自腫瘤細胞的EV亞型，由于其天然的靶向能力和免疫刺激特性，在腫瘤免疫治療和疫苗開發中顯示出潛力。TMPs含有多種腫瘤相關抗原和DNA片段，能夠激活樹突狀細胞（DCs），包括通過cGAS-STING通路，引發先天免疫反應。之前的研究表明，經過脂多糖工程改造的TMPs顯著促進了DC的成熟和遷移，突顯了它們作為抗腫瘤疫苗候選材料的潛力。
盡管取得了進展，但TMP在癌癥治療中的應用仍然受到限制，主要原因是生產效率低下。提高TMP產量的努力集中在優化上游工藝上，包括調整培養基成分和使親本細胞暴露于特定的應激刺激。之前的研究表明，紫外線（UV）輻射顯著增加了TMP的產量，這被稱為UV誘導的TMPs（UV-TMPs）。盡管載藥的UV-TMPs（如甲氨蝶呤和氟伐他汀）在臨床前和臨床研究中有效抑制了腫瘤生長，但單獨的UV-TMPs缺乏強大的抗腫瘤活性。盡管在早期研究中證明了其可接受的安全性，并且沒有促進腫瘤的潛力，但關于TMPs中核酸物質的長期風險的擔憂仍然存在。因此，探索一種創新的TMP制備方法，以提高生物安全性和生產效率，同時增強抗腫瘤治療效果，對于臨床轉化至關重要。
微波（MW）技術，特別是頻率在900MHz到2450MHz之間的電磁波，由于其快速愈合、安全性和精準定位的優點，被廣泛用于腫瘤消融。鑒于此，華中科技大學同濟醫學院金陽、郭夢菲等研究人員介紹了一種微波輔助制備MW-TMPs的方法，利用家用微波爐短暫刺激腫瘤細胞。
研究人員首先研究了微波輻射對親本腫瘤細胞的影響以及隨后TMPs的釋放。結果顯示，MW-TMPs通過HMGB1的轉運誘導免疫原性細胞死亡（ICD），與UV-TMPs相比，在體內表現出更強的抗腫瘤活性。單細胞RNA測序和流式細胞術分析表明，MW-TMPs通過自然殺傷（NK）細胞和T細胞雙重靶向腫瘤，重塑免疫抑制微環境。在臨床惡性胸腔積液樣本以及斑馬魚患者來源的腫瘤異種移植模型中的驗證證實了其抗腫瘤效果，而在Lewis肺癌小鼠模型中進行的抗PD-L1聯合研究則顯示出協同效應。結合其對腫瘤靶向遞送甲氨蝶呤的能力，MW-TMPs展現了其作為治療藥物和藥物遞送納米平臺的雙重角色。
微波誘導細胞死亡與EV分泌
研究團隊首先通過形態學分析發現，微波輻射后的腫瘤細胞出現細胞皺縮、膜起泡和孔隙形成等現象，表明微波具有細胞毒性。進一步的實驗表明，微波輻射能夠顯著增加細胞膜表面的凸起結構，促進EV的釋放。通過一系列基因表達分析和蛋白質組學研究，發現微波輻射誘導的細胞死亡涉及多種細胞死亡途徑，包括凋亡、壞死和焦亡，同時伴隨著細胞內核酸含量的顯著降低。
MW-TMPs的制備與特性
研究者利用家用微波爐對腫瘤細胞進行短暫刺激，成功制備了MW-TMPs。通過透射電子顯微鏡和納米顆粒跟蹤分析（NTA）等技術，發現MW-TMPs具有橢圓形結構，且在700W微波功率下照射20秒時產量最高。與UV-TMPs相比，MW-TMPs的產量更高，且具有更低的核酸含量，降低了基因轉移的風險。此外，MW-TMPs在多種條件下均能保持穩定的尺寸和形態，顯示出良好的體外運輸潛力。
圖|微波誘導的細胞死亡和EV分泌
MW-TMPs誘導免疫原性細胞死亡
實驗表明，MW-TMPs能夠顯著促進樹突狀細胞（DCs）的成熟和激活，并增強其抗原呈遞能力。通過蛋白質組學分析，發現MW-TMPs中HMGB1的表達顯著高于UV-TMPs，而HMGB1是ICD的關鍵標志物。進一步的實驗驗證了MW-TMPs能夠通過HMGB1的轉移誘導腫瘤細胞發生ICD，釋放損傷相關分子模式（DAMPs），激活免疫系統，增強T細胞介導的抗腫瘤反應。
圖|MW-TMPs富含HMGB1并促進ICD
MW-TMPs激活DCs并重塑免疫微環境
通過對腫瘤組織進行單細胞RNA測序和免疫細胞浸潤分析，研究發現MW-TMPs能夠顯著增加腫瘤組織中cDC1s和mregDCs的比例，并增強其抗原呈遞能力。此外，MW-TMPs還能夠促進NK細胞和T細胞的浸潤，增強其對腫瘤細胞的殺傷作用。在多種肺癌模型中，MW-TMPs均展現出顯著的抗腫瘤效果，且與PD-L1阻斷劑聯合使用時效果更佳。
MW-TMPs促進細胞毒性T/NK細胞擴增
研究進一步發現，MW-TMPs能夠顯著促進細胞毒性T細胞和NK細胞的擴增。通過對CD8+ T細胞和NK細胞的亞群分析，發現MW-TMPs能夠選擇性地擴增具有高效殺傷能力的細胞亞群，并增強其細胞毒性功能。此外，MW-TMPs還能夠降低調節性T細胞（Tregs）的比例，進一步增強抗腫瘤免疫反應。
MW-TMPs的臨床應用潛力
研究團隊還探索了MW-TMPs在臨床樣本中的應用潛力。通過對肺癌患者惡性胸腔積液（MPE）樣本的研究，發現MW-TMPs能夠顯著增強MPE中腫瘤細胞的免疫原性，促進免疫細胞的激活和腫瘤細胞的殺傷。此外，MW-TMPs還能夠有效抑制MPE中腫瘤球體的生長，展現出良好的抗腫瘤效果。在斑馬魚患者來源的腫瘤異種移植模型中，MW-TMPs同樣展現出顯著的抗腫瘤效果，為未來的臨床應用提供了有力支持。
圖|自體MW-TMPs有效增強肺癌患者惡性胸腔積液中的抗腫瘤免疫反應
小結
本研究開發的微波輔助制備TMPs的方法，為腫瘤治療提供了一種全新的策略。MW-TMPs不僅能夠高效釋放并遞送治療藥物，還能夠通過誘導免疫原性細胞死亡和重塑免疫微環境，顯著增強抗腫瘤免疫反應。其在多種肺癌模型中的顯著抗腫瘤效果以及與PD-L1阻斷劑的協同作用，進一步證實了其臨床應用的潛力。未來，隨著對MW-TMPs機制的深入研究和臨床轉化的推進，有望為肺癌患者帶來更有效的治療選擇。
參考文獻：
Wu, Y., Chen, W., Deng, J. et al. Tumour-derived microparticles obtained through microwave irradiation induce immunogenic cell death in lung adenocarcinoma. Nat. Nanotechnol. (2025).
https://doi.org/10.1038/s41565-025-01922-3
