综述：用于癌症免疫治疗的树突状细胞创新基因工程与药物递送系统

时间：2025年11月3日

来源：Journal of Biomedical Science

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本综述系统阐述了肿瘤微环境（TME）诱导树突状细胞（DC）功能失调的机制，并重点探讨了利用CRISPR/Cas9等基因编辑技术以及脂质纳米粒（LNP）、外泌体等靶向递送系统对DC进行工程化改造的最新进展。文章强调了通过调控关键靶点（如PD-L1、CCR7、cGAS/STING通路）和采用纳米载体策略，有望克服TME的免疫抑制，从而增强DC介导的抗肿瘤免疫应答，为下一代DC疫苗的开发提供了重要方向。

DC在癌症免疫治疗中的作用

树突状细胞（DC）作为最强大的抗原呈递细胞，在连接先天性与适应性免疫中扮演着核心角色。它们通过交叉呈递（cross-presentation）、MHC II类限制性抗原呈递、交叉修饰（cross-dressing）和抗原转移等关键功能，激活CD4⁺ T辅助细胞和CD8⁺ 细胞毒性T淋巴细胞（CTL），从而启动抗肿瘤免疫反应。传统的DC疫苗基于体外操作，例如将单核细胞来源的DC（moDC）负载肿瘤相关抗原（TAAs）后回输，但其面临交叉呈递效率低、淋巴结归巢能力差以及TME诱导的功能衰竭等挑战。下一代DC疫苗，如基于生物材料的疫苗、免疫原性细胞死亡（ICD）诱导疫苗、mRNA脉冲DC疫苗和DC来源的小细胞外囊泡（DCsEVs）疫苗，旨在通过原位激活内源性DC或利用工程化囊泡来克服这些局限性。

TME诱导的DC功能障碍

复杂的肿瘤微环境通过多种机制导致DC功能失调。在代谢重编程方面，TME中的缺氧、乳酸堆积和营养剥夺迫使DC从氧化磷酸化（OXPHOS）转向糖酵解，并伴随脂质代谢异常，导致脂质过氧化产物（如4HNE）积累和内质网（ER）应激，进而通过IRE1α-XBP1轴抑制抗原加工和呈递。此外，TME中吲哚胺2,3-双加氧酶1（IDO1）的上调耗竭色氨酸，产生犬尿氨酸，抑制T细胞功能并促进调节性T细胞（Treg）分化。

在抗免疫反应方面，TME通过多种途径抑制DC的交叉呈递能力、迁移能力以及cGAS/STING信号通路。例如，肿瘤源性氧化固醇通过激活肝X受体α（LxRα）转录抑制CCR7表达，阻碍DC向肿瘤引流淋巴结（TdLN）迁移。TIM3竞争性结合HMGB1以及CD47-SIRPα相互作用分别抑制了胞外肿瘤DNA的感知和吞噬体中介导cGAS/STING激活的线粒体DNA（mtDNA）降解。

在免疫抑制方面，TME通过积累髓源性抑制细胞（MDSC）、M2型肿瘤相关巨噬细胞（TAM）和Treg等抑制性细胞，分泌IL-10、TGF-β等细胞因子，并诱导DC上PD-L1、VISTA等免疫检查点分子表达上调，共同导致DC功能耗竭和T细胞活化受损。

用于DC工程的基因编辑策略

基因编辑技术，特别是CRISPR/Cas9，为精准调控DC功能提供了强大工具。

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CRISPR/Cas9介导的基因编辑：该技术可实现高效的基因敲除（KO）和敲入（KI）。例如，敲除PD-L1可解除其对T细胞的抑制；敲入CD40L、OX40L等共刺激分子可增强T细胞活化；上调CCR7可改善DC迁移；而敲除YTHDF1或过表达WDFY4则被证明能增强交叉呈递。此外，基于dCas9的CRISPR激活（CRISPRa）系统可不改变DNA而实现内源基因（如CXCL9/10）的特异性上调。
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TALEN介导的基因编辑：虽然应用相对较少，但TALEN以其高特异性和低脱靶效应在特定场景下具有价值，例如用于产生通用型DC。
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病毒载体介导的基因编辑：慢病毒载体（LV）和腺相关病毒（AAV）等可用于在DC或其前体细胞中稳定表达特定基因，如细胞因子（GM-CSF, FLT3L）或转录因子（BATF3, IRF8, PU.1），以诱导其向特定功能亚群（如cDC1）分化。

用于DC靶向的纳米技术与递送系统

纳米载体是实现基因编辑工具和免疫调节剂靶向递送至DC的关键。

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脂质纳米粒（LNP）：LNP是递送mRNA（如编码STING激动剂uniSTING的mRNA）的有效平台。空载LNP（eLNP）本身也具有佐剂效应，可通过STING/TBK1/IRF7通路激活DC。
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无机纳米颗粒：二氧化硅纳米颗粒可通过调节胞内钙离子（[Ca²⁺]_int）水平促进DC成熟。金属纳米颗粒（如含Mn²⁺、Zn²⁺的颗粒）可协同STING激动剂增强I型干扰素（IFN-I）产生。金纳米颗粒（AuNPs）的大小和表面化学性质显著影响其被DC摄取和后续的免疫激活效果。
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受体靶向策略：通过在纳米颗粒表面偶联特异性抗体或配体（如靶向DEC-205、Clec9A、CD40、DC-SIGN），可以实现对特定DC亚群（如cDC1）的精准靶向，增强抗原摄取和交叉呈递。
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细胞外囊泡（EVs）：尤其是外泌体，作为天然的内源性递送载体，具有低免疫原性和良好的生物相容性。通过工程化改造（如表面展示靶向配体、装载CRISPR/Cas9核糖核蛋白复合物、细胞因子mRNA或免疫调节miRNA），外泌体可成为DC编程的有力工具。
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CRISPR/Cas9系统的纳米递送：阳离子脂质辅助纳米粒（CLAN, BLAN）等系统已被开发用于共同递送Cas9 mRNA/sgRNA至DC，成功实现了体内特定基因（如PD-L1, CD40）的编辑，从而调节DC功能。

未来展望与临床转化

未来的研究重点包括：利用CRISPR筛选技术鉴定新的DC免疫刺激靶点；通过多重基因编辑同时增强DC的活化、迁移并削弱免疫抑制信号；探索将体细胞重编程为功能更强的DC亚群（如cDC1）的方法；以及优化纳米载体的靶向性、生物分布和安全性。临床转化方面，除了改进现有的自体moDC疫苗外，旨在增加肿瘤内cDC1数量的策略（如使用FLT3L）、CD40激动剂的应用，以及结合纳米载体（如RNA-lipoplex）的体内DC靶向疗法，均显示出巨大的潜力。将DC靶向策略与精确的基因编辑方法相结合，作为精准纳米医学的一部分，有望引领下一代癌症免疫治疗的发展。