近日，杭州医学院吕建新教授领衔的“重大疾病分子机制和检验诊断医疗器械创新团队”在肿瘤免疫治疗时序调控研究方面取得新进展。团队成员王璐博士为论文第一作者。相关成果以“Programmable DNAzyme nanocatalysts orchestrate redox-immune coupling for time-gated cancer immunomodulation”为题，在线发表于国际纳米生物技术领域期刊Journal of Nanobiotechnology（中科院一区Top期刊，影响因子12.6）。

   
        免疫检查点阻断疗法为肿瘤治疗提供了重要手段，但在三阴性乳腺癌等实体瘤中，其疗效仍受到免疫抑制性肿瘤微环境与给药时机不匹配等因素限制。肿瘤细胞可通过维持异常氧化还原稳态削弱抗肿瘤免疫应答，而现有免疫治疗方案多按固定周期实施，缺乏能够反映肿瘤动态免疫易感状态的内源性时间标志。因此，如何在诱导肿瘤免疫敏化的同时，识别可用于指导联合治疗的时间窗口，是提升实体瘤免疫治疗效果的重要科学问题。
      围绕这一问题，研究团队构建了可编程DNAzyme纳米催化平台APTZ。该平台由pH响应型ZnO纳米颗粒、靶向过氧化氢酶（CAT）mRNA的DNAzyme以及肿瘤靶向适配体AS1411共同组成。AS1411可促进纳米平台对肿瘤细胞的识别与摄取，ZnO纳米颗粒在酸性溶酶体环境中释放Zn2+，进一步激活DNAzyme对CAT mRNA进行序列特异性切割。通过降低肿瘤细胞抗氧化防御能力，APTZ诱导活性氧（ROS）升高和谷胱甘肽（GSH）耗竭，从而形成具有时间特征的氧化还原敏化状态。

图1 APTZ纳米平台的构建及其诱导肿瘤氧化还原敏化窗口的机制示意图

 体外实验结果显示，APTZ能够高效进入4T1肿瘤细胞，并显著降低CAT表达水平。伴随CAT介导的抗氧化缓冲能力下降，细胞内ROS水平升高，GSH持续消耗。进一步的时间动态分析表明，APTZ处理后4-6 h内，ROS累积增强和GSH耗竭加深同步出现，提示肿瘤细胞处于对氧化应激和免疫干预更为敏感的阶段。研究团队据此定义了APTZ诱导的“氧化还原敏化窗口”。

 在机制层面，APTZ诱导的氧化还原失衡进一步造成线粒体结构和功能损伤，表现为线粒体嵴结构破坏、膜电位下降和ATP生成受抑。受损线粒体释放线粒体DNA至胞质，胞质mtDNA作为内源性危险信号，激活cGAS-STING天然免疫通路，促进I型干扰素相关免疫反应。值得注意的是，线粒体损伤、mtDNA外泄和cGAS-STING通路激活的时间进程与4-6 h氧化还原敏化窗口相吻合，说明该窗口不仅是氧化还原状态变化的结果，也对应肿瘤免疫激活的关键阶段。  

图2 APTZ在氧化还原敏化窗口内诱导线粒体结构与功能损伤，促进mtDNA释放并激活cGAS-STING通路

为验证该时间窗口在体内联合免疫治疗中的作用，研究团队建立三阴性乳腺癌荷瘤小鼠模型，并将抗PD-1抗体分别安排在APTZ给药后0.5 h、5 h和8 h进行联合治疗，以比较不同给药时序对治疗效果的影响。结果显示，在APTZ给药后5 h给予抗PD-1抗体，即与氧化还原敏化窗口峰值相匹配时，联合治疗表现出最明显的抑瘤效果，肿瘤生长抑制率达到约78%，优于单药治疗组及其他非窗口期联合给药组（图3）。

图3 APTZ与PD-1抗体时序联合治疗的体内抗肿瘤效果评价

免疫学分析表明，APTZ给药后5 h联合PD-1抗体可增强肿瘤组织及引流淋巴结中树突状细胞（DC）成熟，并促进CD8⁺细胞毒性T细胞浸润。同时，肿瘤组织中cGAS-STING通路关键蛋白磷酸化水平升高，IFN-β等免疫相关因子表达增强，提示该策略能够通过氧化还原-线粒体-天然免疫轴重塑肿瘤免疫微环境，增强免疫检查点阻断治疗反应（图4）。

图4 窗口期联合治疗促进DC成熟和CD8⁺T细胞浸润并增强抗肿瘤免疫应答

 本研究围绕“治疗窗口工程”理念，提出了肿瘤免疫治疗时序调控的新思路。与传统固定周期给药模式不同，将可编程DNAzyme催化调控与肿瘤氧化还原动态变化相结合，将细胞内氧化还原扰动转化为可用于指导免疫治疗时序的调控窗口，为实体瘤时序精准免疫治疗提供了新策略。

 杭州医学院为该论文第一完成单位和通讯作者单位。研究得到国家自然科学基金重大项目、国家自然科学基金联合基金等资助，并依托浙江省生物标志物与体外诊断转化重点实验室、杭州医学院实验动物中心和杭州医学院科研中心等平台完成。

文章来源：https://doi.org/10.1186/s12951-026-04397-z