癌症纳米医学界的研究人员争论使用称为纳米颗粒的微小结构是否可以最好地被动地对肿瘤进行药物治疗-允许纳米颗粒扩散到肿瘤中并保持原位或主动-添加靶向的抗癌分子与特定的癌细胞受体结合，并且在理论上将纳米颗粒保留在肿瘤中的时间更长。现在，约翰霍普金斯大学金梅尔癌症中心的研究人员对小鼠的人类和小鼠肿瘤进行的新研究表明，这个问题更加复杂。

实验室研究在6种乳腺癌模型中测试了这两种方法;在具有三种免疫系统变体的小鼠中，有五种人类癌细胞系和一种小鼠癌症发现，涂有曲妥珠单抗(针对人表皮生长因子受体2(HER2)阳性乳腺癌细胞的药物)的纳米颗粒可以更好地保留在肿瘤中与普通纳米粒子相比，甚至在不表达促生长HER2蛋白的肿瘤中也是如此。然而，暴露于纳米颗粒的宿主的免疫细胞通过激活侵袭并减慢肿瘤生长的T细胞，诱导了抗癌免疫反应。

这项工作的描述将在3月25日的《科学进展》上发表。

资深研究作者罗伯特·伊夫科夫(Robert Ivkov)博士解释说：“很长一段时间以来，人们就知道纳米粒子注入血液后会被清道夫样巨噬细胞和其他免疫系统细胞吸收。”约翰·霍普金斯大学Sidney Kimmel综合癌症中心放射肿瘤学和分子放射科学副教授。“该领域的许多研究人员一直致力于减少与免疫细胞的相互作用，因为他们一直在尝试增加纳米颗粒的循环时间及其在肿瘤细胞中的保留。但是我们的研究表明，肿瘤中的免疫细胞会聚集并以刺激抗癌反应的方式与颗粒发生反应。这可能具有超越药物输送而发展癌症免疫疗法的潜力。”

研究人员在他们的研究中进行了一些体外实验。首先，他们将一些普通的淀粉包覆的氧化铁纳米粒子和其他用曲妥珠单抗包覆的纳米粒子应用于五种人类乳腺癌细胞系，发现曲妥珠单抗包覆的纳米粒子与细胞之间的结合量取决于癌细胞表达癌基因HER2的程度。 。在人类中，HER2阳性乳腺癌是对标准化学疗法最有抵抗力的癌症。曲妥珠单抗(以赫赛汀(Herceptin)名称出售)靶向HER2阳性肿瘤细胞并触发免疫系统。

研究人员报告说，在动物模型中，反应出奇地不同。在另外的实验中，研究小组在植入了五种人类乳腺癌细胞系细胞的两只免疫缺陷小鼠中使用了纳米颗粒，其中两种是HER2阴性，另外三种是HER2阳性。当他们在24小时后研究动物的肿瘤时，他们发现在所有类型的肿瘤中，涂有曲妥珠单抗的纳米颗粒的浓度都比普通纳米颗粒高2至5倍，无论它们是否表达HER2蛋白。他们还发现，在具有完全功能免疫系统并带有小鼠衍生肿瘤的小鼠中，曲妥珠单抗包被的纳米颗粒的数量甚至更高(十倍)。

这导致研究人员怀疑宿主动物的免疫系统是否与纳米颗粒强烈相互作用，并在确定是否将颗粒保留在肿瘤中(无论是否添加药物)中发挥作用。

研究小组报告说，更多的实验表明，与肿瘤相关的免疫细胞负责收集纳米颗粒，与免疫功能不完全的小鼠相比，具有完整免疫系统的小鼠保留了更多的曲妥珠单抗包被的纳米颗粒。

此外，肿瘤周围环境或微环境中的炎性免疫细胞比普通纳米颗粒更多地捕获了包覆纳米颗粒。最后，在一系列为期30天的实验中，研究人员发现，暴露于纳米粒子比对照组抑制肿瘤生长的速度是对照组的三至五倍，并增加了肿瘤中CD8阳性的杀死癌症的T细胞的数量。令人惊讶的是，伊夫科夫指出，暴露于普通或曲妥珠单抗涂层的纳米颗粒，抗癌免疫激活反应同样有效。T细胞缺陷的小鼠没有显示出肿瘤生长抑制作用。研究人员说，这证明了全身性暴露于纳米颗粒可以引起全身宿主免疫反应，从而导致抗癌免疫刺激，并且不需要纳米颗粒进入肿瘤内部。

伊夫科夫说：“总体而言，我们的工作表明宿主与肿瘤对纳米颗粒暴露的免疫反应之间存在复杂的相互依赖性。”“这些结果为探索纳米颗粒'靶向'肿瘤免疫微环境提供了有趣的可能性。它们还证明了开发纳米颗粒作为癌症免疫疗法平台的令人兴奋的新潜力。”

研究人员说，他们还计划研究是否可以针对非癌症疾病(例如传染病)产生相同类型的免疫反应。