加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师利用一种生长在黑眼豌豆植株上的病毒，开发出一种新的治疗方法，可以将转移性癌症从肺部隔离开来。这种疗法不仅减缓了转移性乳腺癌或黑色素瘤小鼠肺部肿瘤的生长，还阻止或极大地减少了这些癌症向健康小鼠肺部的扩散。

这项研究于2021年9月14日发表在《Advanced Science》杂志上。

肺癌是各种癌症中最常见的转移形式之一。一旦到达那里，它就会极其致命，而且很难治疗。

加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院的研究人员开发了一种实验性治疗方法来对抗这种传播。它包括身体注射一种叫做豇豆花叶病毒的植物病毒。这种病毒对动物和人类都是无害的，但它仍然作为一种外来入侵者，从而引发免疫反应，使身体更有效地对抗癌症。

其想法是利用植物病毒帮助人体免疫系统识别和摧毁肺部的癌细胞。加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授、该大学纳米免疫工程中心主任Nicole Steinmetz说，该病毒本身在我们体内没有传染性，但它有所有这些危险信号，警告免疫细胞进入攻击模式并寻找病原体。

为了对肺肿瘤产生这种免疫反应，Steinmetz的实验室设计了由豇豆花叶病毒制成的纳米颗粒，以肺中的一种蛋白质为靶点。这种被称为S100A9的蛋白质由免疫细胞表达和分泌，帮助抵抗肺部感染。还有另一个原因促使Steinmetz的团队瞄准这种蛋白质：S100A9的过度表达已被观察到在肿瘤生长和扩散中发挥作用。

Steinmetz说：“为了使我们的免疫疗法在肺转移的情况下发挥作用，我们需要将纳米颗粒靶向肺。因此，我们利用S100A9作为靶蛋白，制造了这些植物病毒纳米粒，将其植入肺部。在肺部，这些纳米粒招募免疫细胞，使肿瘤不会复发。”

Steinmetz实验室的一名学生，该论文的第一作者之一、生物工程博士Eric Chung说：“因为这些纳米颗粒倾向于在肺部定位，它们可以改变那里的肿瘤微环境，使其更擅长于对抗癌症，不仅是已经建立的肿瘤，而且还有未来的肿瘤。”

为了制备纳米颗粒，研究人员在实验室培育了黑眼豌豆植物，感染了豇豆花叶病毒，并以球形纳米颗粒的形式收获了病毒。然后，他们将S100A9靶向分子连接到粒子表面。

研究人员进行了预防和治疗研究。在预防研究中，他们首先将植物病毒纳米颗粒注射到健康小鼠的血液中，然后在这些小鼠体内注射三阴性乳腺癌或黑色素瘤细胞。与未经治疗的小鼠相比，经治疗的小鼠显示扩散到肺部的癌症显著减少。

在治疗研究中，研究人员将纳米颗粒应用于肺部转移性肿瘤的小鼠。这些小鼠的肺部肿瘤较小，存活时间比未经治疗的小鼠更长。

研究人员指出，这些结果的显著之处在于，它们显示出对极端侵袭性癌细胞系的有效性。“因此，生存率或肺转移的任何变化都是非常惊人的，”钟说。“事实上，我们达到了我们所做的预防水平，这真的非常令人惊讶。”

Steinmetz设想，这种治疗方法对切除肿瘤后的患者特别有用。她说：“这并不意味着给每个人注射以预防肺癌。相反，它将给那些肿瘤作为转移性疾病复发的高风险患者，这种疾病通常表现在肺部。这将为他们的肺部提供防止癌症转移的保护。”

在新的治疗方法达到那个阶段之前，研究人员需要做更详细的免疫毒性和药理学研究。未来的研究还将探索将其与化疗、检查点药物或放疗等其他治疗相结合。

“S100A9-Targeted Cowpea Mosaic Virus as a Prophylactic and Therapeutic Immunotherapy against Metastatic Breast Cancer and Melanoma” by Young Hun Chung, Jooneon Park, Hui Cai and Nicole F. Steinmetz, 14 September 2021, Advanced Science.
DOI: 10.1002/advs.202101796