刺激响应型声动力免疫治疗是一种极具前景的非侵入性策略，其将超声激活的声动力疗法（Sonodynamic therapy, SDT）与智能刺激响应纳米递送系统相结合，旨在克服传统癌症治疗的局限性。该系统利用肿瘤微环境（Tumor microenvironment, TME）的特征信号，如酸性pH、高谷胱甘肽（Glutathione, GSH）水平、酶过表达及缺氧状态，实现刺激响应型纳米声敏剂的可控精准释放与深层肿瘤渗透。超声激活可产生高细胞毒性活性氧（Reactive oxygen species, ROS）及空化效应，诱导免疫原性细胞死亡（Immunogenic cell death, ICD）。ICD的特征表现为损伤相关分子模式（Damage-associated molecular patterns, DAMPs）的暴露/释放以及肿瘤相关抗原（Tumor-associated antigens, TAAs）的释放。该策略能够将“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤，促进树突状细胞（Dendritic cells, DCs）成熟、细胞毒性T淋巴细胞（Cytotoxic T lymphocyte, CTL）浸润以及全身性抗肿瘤免疫应答，包括远端效应和长期免疫记忆。当与免疫检查点阻断（Immune checkpoint blockade, ICB）、化学动力学疗法（Chemodynamic therapy, CDT）、气体疗法、光热疗法（Photothermal therapy, PTT）/光动力疗法（Photodynamic therapy, PDT）或基因疗法联用时，刺激响应型声动力免疫治疗可显著提高肿瘤抑制率，减少转移，并最大限度降低全身毒性。尽管在临床前研究中取得了显著进展，临床转化仍面临诸多挑战，包括缺氧肿瘤中ICD效率低下、TME异质性、参数标准化以及高迁移率族蛋白B1（High mobility group box 1, HMGB1）双重作用的优化。本综述总结了刺激响应型声动力免疫治疗的机制、刺激响应策略、多模式协同效应及当前临床进展，重点阐述了其在未来精准癌症治疗中的机遇与关键挑战。
1 引言
癌症已成为21世纪主要死因及全球公共卫生威胁。据世界卫生组织统计，2022年全球新发癌症病例约2000万例，死亡近1000万例，预计到2050年新发病例将达3500万例，增幅77%，其中中低收入国家负担最重。乳腺癌已超越肺癌成为最常见癌种，结直肠癌、肝癌及宫颈癌在特定区域高发，体现了癌症谱的地域与经济异质性。手术、化疗及放疗等传统疗法虽能有效控制局部病灶并改善短期生存，但其固有局限日益凸显：手术难以根除微转移灶；化疗缺乏肿瘤选择性导致严重全身毒性；放疗虽可精准靶向，但受限于正常组织耐受剂量且在肿瘤缺氧核心区域疗效有限。近年来，以ICB（如抗PD-1/PD-L1、抗CTLA-4抗体）、过继性细胞疗法（Adoptive cell therapy, ACT，如CAR-T细胞疗法）及肿瘤疫苗（包括mRNA疫苗、树突状细胞疫苗）为代表的免疫治疗为癌症治疗带来革命性突破，部分患者实现长期缓解甚至治愈。然而，其总体应答率仍较低，主要受限于三大关键机制：1. TME介导的免疫抑制：TME由肿瘤细胞、基质细胞、免疫抑制细胞（如髓源性抑制细胞（Myeloid-derived suppressor cells, MDSCs）、调节性T细胞（Regulatory T cells, Tregs）、M2巨噬细胞）及细胞外基质构成，形成物理屏障（高间质压、致密纤维化）和化学屏障（低pH、高乳酸、缺氧、GSH过表达），协同抑制效应T细胞（Effector T cells, Teff）的浸润与功能，维持“免疫荒漠”或“冷肿瘤”状态，例如TGF-β、IL-10及VEGF等免疫抑制因子显著削弱DCs成熟与抗原提呈效率。2. 瘤内异质性：包括基因组不稳定性（高肿瘤突变负荷（Tumor mutational burden, TMB）vs. 低TMB）、表观遗传变异及克隆进化，导致同一肿瘤内不同亚群对同一疗法的敏感性存在显著差异。ICB疗效高度依赖新抗原负荷，但大多数实体瘤新抗原表达水平低，限制了T细胞的识别与杀伤。3. 免疫相关不良事件：ICB通过解除T细胞抑制引发自身免疫反应，常见免疫相关不良事件（immune-related adverse events, irAEs）包括皮疹、结肠炎、肺炎、肝炎及内分泌紊乱，重度（3-4级）irAEs发生率达10%–20%，部分需停药处理；ACT可诱发细胞因子释放综合征（Cytokine release syndrome, CRS）及神经毒性，限制了其在实体瘤中的应用。上述多重瓶颈共同构成了当前癌症治疗的“耐药三角”——局部控制不足、系统性免疫逃逸及治疗相关毒性，亟需开发能够深层渗透TME、精准激活内源性免疫且具备良好安全窗的新型策略。作为一种超声驱动的原位激活疗法，SDT凭借其非侵入性、深层穿透能力及可控的ICD诱导特性，为突破传统疗法与免疫治疗的局限提供了新路径。
2 SDT介导的ICD诱导潜力与刺激响应策略
2.1 SDT的优势
SDT是一种新兴的非侵入性肿瘤治疗策略，其核心是利用聚焦超声（Focused ultrasound, FUS）作为能量源，远程激活富集于肿瘤内的声敏剂，在指定区域产生ROS、声学空化及局部热效应，实现对肿瘤细胞的高选择性杀伤。不同于依赖可见光/近红外光（穿透深度<1 cm）的传统PDT，SDT所用低强度超声（频率0.5–3 MHz，强度1–3 W/cm²）具备优异的组织穿透能力（>10 cm），可无衰减地抵达深部实体瘤（如肝癌、胰腺癌及胶质瘤），突破了光疗在治疗深部肿瘤时的瓶颈。SDT的治疗过程分为三个关键步骤：“靶向富集-超声激活-多模态杀伤”。首先，通过增强渗透与滞留（Enhanced Permeability and Retention, EPR）效应或主动靶向修饰（如cRGD、叶酸、抗体），声敏剂（如血卟啉氯化物Ce6、IR780、原卟啉IX（Protoporphyrin IX, PpIX）、血卟啉单甲醚HMME、5-氨基乙酰丙酸（5-Aminolevulinic acid, 5-ALA））选择性积聚于肿瘤组织。随后，体外超声聚焦于肿瘤区域，刺激声敏剂从基态跃迁至激发态，并通过电子/能量转移将周围氧分子转化为具有高细胞毒性的单线态氧（1O2）、超氧阴离子（·O2-）、羟基自由基（·OH）等多种ROS。同时，超声诱导的空化效应（包括稳态空化与惯性空化）产生微射流、冲击波及声致发光，进一步放大机械性细胞膜损伤及线粒体内质网应激。SDT的多效协同杀伤机制赋予其显著的肿瘤选择性：① ROS介导的氧化应激：直接攻击DNA、脂质及蛋白质，导致不可逆凋亡、坏死或铁死亡；② 空化效应：破坏肿瘤血管内皮及基质屏障，增强药物渗透；③ 局部热效应：局部温度低于43 °C，避免了传统热疗的非特异性灼伤，同时与ROS协同放大线粒体损伤。相较于放疗（需高剂量电离辐射）与化疗（全身毒性），SDT在正常组织中几乎不产生ROS及空化损伤，具备宽广的安全窗，并可通过调整超声参数实现“时空可控”激活。
2.2 SDT诱导ICD的潜力
SDT利用超声原位激活声敏剂产生高水平ROS及空化机械应力，不仅能直接杀伤肿瘤细胞，还可诱导ICD，将肿瘤转化为“原位疫苗”。其释放关键的DAMPs与TAAs，系统性激活树突状细胞（DC）成熟、抗原交叉提呈及CTL浸润，从而逆转免疫“冷”肿瘤状态为“热”肿瘤状态，显著增强抗肿瘤免疫应答。SDT诱导的ICD以ROS介导的内质网应激与线粒体损伤为核心，触发一系列特征性DAMPs暴露与分泌：① 钙网蛋白（Calreticulin, CRT）：从内质网快速易位至细胞膜表面，作为“吞噬”信号促进DCs对凋亡肿瘤细胞的吞噬，并显著上调CD80/CD86共刺激分子表达；② HMGB1被动释放入核，结合TLR4/MyD88信号激活DCs产生IL-1β及TNF-α，增强抗原提呈效率；③ 三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate, ATP）作为“找到我”信号，通过P2X7受体招募DCs及中性粒细胞至肿瘤床；④ 热休克蛋白（Heat shock proteins, HSP70/HSP90）暴露于细胞表面，辅助抗原肽装载至MHC-I/II分子，增强CD8+及CD4+T细胞活化。同时，SDT诱导的坏死裂解释放出大量TAAs，形成丰富的新抗原库，克服了肿瘤免疫原性低的局限。体内研究证实，在经SDT处理的4T1乳腺癌、CT26结肠癌及B16F10黑色素瘤模型中，CRT暴露可增加5–10倍，HMGB1/ATP分泌增加3–8倍，伴随肿瘤引流淋巴结（Tumor draining lymph nodes, TDLN）中DC成熟标志物（CD11c+MHC-II+）比例显著增加，CD8+T细胞增殖指数升高4–6倍，瘤内CD8+/Treg比值逆转为>2。更重要的是，SDT诱导的ICD可产生远端效应：在双侧肿瘤模型中，单侧SDT治疗不仅抑制原位肿瘤生长，还显著抑制未照射的远端肿瘤，伴随远端肿瘤CD8+T细胞浸润增加及IFN-γ分泌上调，证实了全身性免疫记忆的建立。与传统化疗（如奥沙利铂）诱导的ICD相比，SDT具备独特优势：① 无需全身激活，避免全身性炎症风暴；② 超声精准聚焦，ICD局限于肿瘤区域，减少irAEs；③ 空化效应破坏TME物理屏障，促进抗原释放与免疫细胞渗透；④ 可与ICB（如抗PD-L1）联用，将应答率从<20%提升至>60%。临床前数据显示，SDT-ICD策略在低TMB、微卫星稳定（Microsatellite stable, MSI）的“冷”肿瘤（如胰腺癌与胶质瘤）中仍能有效地激活免疫循环，突破ICB单药耐药瓶颈，为难治性肿瘤免疫治疗提供了新范式。声敏剂的给药途径选择显著影响其生物分布、脱靶暴露及下游免疫学结局。全身静脉给药因其便捷性及利用EPR效应实现被动肿瘤富集仍是最常用途径，但可能导致网状内皮系统器官（肝、脾）相对较高的脱靶分布及正常组织的潜在短暂光敏反应或氧化应激。相比之下，局部瘤内注射可实现更高的局部药物浓度与更低的全身暴露，但受限于大体积或深部肿瘤的均匀分布不均及临床转化技术挑战。近年来开发的刺激响应型纳米平台无论采用何种给药途径均可有效提高治疗指数。通过响应TME信号（pH、GSH、酶、缺氧），这些智能载体促进了深层肿瘤渗透，减少了循环中的过早释放，并增强了肿瘤特异性富集。因此，全身给药结合刺激响应设计与聚焦超声激活可实现良好的肿瘤/正常组织比率，最小化脱靶ROS生成，并最终在维持全身免疫稳态的同时增强ICD效率。未来优化可能涉及仿生或主动靶向策略，以进一步完善生物分布并增强远端免疫效应。
2.3 SDT精准递送与免疫协同中刺激响应释放策略的必要性
TME具有高度的异质性与动态性，其特征信号——酸性pH（6.5–6.8）、基质金属蛋白酶（Matrix metalloproteinases, MMPs）/组织蛋白酶B（Cathepsin B, CTSB）过表达、氧化还原失衡及慢性缺氧（pO2<5 mmHg）——为设计智能刺激响应纳米递送系统提供了内源性“触发器”。刺激响应释放策略通过响应上述TME特异性信号，实现声敏剂的“按需”精准释放与肿瘤深层渗透，显著提高肿瘤富集度、ROS局域化及ICD效率，是推动SDT从“细胞杀伤”向“免疫激活”跨越的核心使能技术。具体刺激响应释放策略包括：pH响应、氧化还原响应、酶响应、缺氧响应及多重响应。pH响应：肿瘤细胞外液酸化源于Warburg效应及质子泵过表达。pH敏感键（如希夫碱、缩醛及腙键）在酸性TME中快速断裂，触发纳米载体解聚及声敏剂爆发释放。氧化还原响应：肿瘤细胞内GSH浓度为正常组织的100–1000倍，可还原二硫键（–S–S–）或硒键。ROS/GSH双重响应系统实现“自适应”级联放大：例如AMNP@J+C在SDT产生的ROS触发下分解–S–S–，释放BRD4抑制剂JQ1以下调PD-L1，同时MnFe2O4消耗GSH以放大1O2产率，联合ICB使肿瘤抑制率从45%提升至92%。酶响应：MMP-2/9、CTSB及γ-谷氨酰转肽酶（Gamma-glutamyl transpeptidase, GGT）在TME中过表达。酶切肽（如GPLGVRG、GFLG）或聚合物（如聚乙二醇化聚赖氨酸）被特异性水解，暴露靶向配体或释放声敏剂。例如EIPS纳米颗粒在CTSB催化下去除PEG外壳，抑制外泌体PD-L1分泌，恢复CTL杀伤功能，CT26模型中远端肿瘤抑制率达68%。缺氧响应：缺氧诱导HIF-1α上调，激活硝基咪唑/偶氮苯等缺氧敏感基团还原。MoOx-PEG纳米颗粒在缺氧区被还原为Mo5+，激活STING通路产生I型干扰素，同时催化H2O2生成O2以提高SDT效率。在B16F10模型中，IFN-β分泌增加5.7倍，全身CD8+T记忆细胞比例增至28%。多重响应：单一响应难以应对TME复杂性。多重响应系统（如pH/GSH/ROS三重锁）实现序贯释放与信号放大。PEG-PPMDT NPs在酸性TME中脱去PEG暴露阳离子层，内化后GSH断裂–S–S–释放Ce6，SDT产生的ROS进一步裂解TiO2产生·OH，形成“ROS风暴”，ICD标志物表达上调8–12倍。刺激响应策略的必要性体现在：① 增强肿瘤富集与渗透：响应后粒径缩小（<50 nm）及表面电荷翻转以突破TME物理屏障；② 减少脱靶激活：在pH 7.4且GSH <10 μM的正常组织中保持稳定，避免全身毒性；③ 协同免疫重编程：释放免疫佐剂（如CpG、JQ1）或耗氧调节剂，与ICD协同将“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤，联合ICB实现>90%肿瘤清除率及抗复发免疫。临床前数据显示，刺激响应型SDT在PDX模型中将客观缓解率（Objective response rate, ORR）从ICB单药的15%提升至67%，为精准免疫治疗提供了可转化的路径。
3 声动力免疫治疗的基本原理
3.1 SDT诱导ICD的核心机制
SDT诱导ICD的核心机制始于超声（US）激活声敏剂原位产生高水平ROS及声空化效应。通过多种死亡途径协同损伤肿瘤细胞，触发特征性DAMPs与TAAs释放，最终驱动树突状细胞（DCs）成熟、抗原交叉提呈及CTLs活化，形成完整的“肿瘤-免疫”正反馈环路。
3.1.1 SDT诱导的ROS与空化效应协同生成
SDT中ROS与空化效应的协同生成主要依赖于低强度聚焦超声（典型参数为功率密度1–3 W/cm²，频率0.5–2 MHz）对声敏剂（如Ce6、HMME、IR780等有机或无机化合物）的激活。在超声作用下，这些声敏剂通过吸收能量从基态（S₀）跃迁至激发单重态（1S），随后经系间窜越（Intersystem crossing, ISC）到达长寿命的三重态（3S）。在此三重态下，声敏剂可通过两种主要光化学途径与周围基态三重态氧（3O2）及其他生物底物相互作用：① I型机制（电子转移）：三重态声敏剂向氧或其他底物捐赠电子，产生·O2-等自由基物种，进而通过后续级联反应进一步生成·OH等ROS。② II型机制（能量转移）：三重态声敏剂将其能量直接转移至基态三重态氧（3O2），生成高细胞毒性的1O2。ROS产率可达0.6–0.9，在微泡增强系统中甚至可进一步提高。同时，超声还在组织内源性或外源性微泡中诱导空化效应，包括稳态空化与惯性空化。空化气泡剧烈膨胀与坍塌在微秒尺度上产生极端局部微环境，如温度达数千K、压力达数百MPa，导致水分子解离生成·OH及氧分子电离生成·O2-和1O2。这些空化过程产生高速微射流（速度>400 m/s，达超音速水平，直接剪切细胞膜与亚细胞结构）及强冲击波（>100 MPa，传播机械应力与声能，破坏血管内皮及肿瘤微环境屏障）和声致发光，从而实现ROS生成与机械损伤的协同放大，最终显著增强对细胞结构的损伤，如导致线粒体膜电位崩溃及内质网钙离子泄漏。
3.1.2 SDT诱导的多通路程序性/非程序性细胞死亡
SDT通过触发的声敏剂引起多种程序性及非程序性细胞死亡通路。这些通路的协同效应导致氧化损伤增加及免疫激活，其中包括凋亡。ROS通过氧化线粒体膜脂质诱导线粒体外膜通透性（Mitochondrial outer membrane permeabilization, MOMP），导致细胞色素c从线粒体膜间隙释放至胞浆，细胞色素c与Apaf-1结合形成凋亡体，从而激活caspase-9/3级联反应，促进下游PARP等底物切割，最终执行有序的细胞解体。同时，空化产生的剪切应力与机械扰动进一步激活细胞表面死亡受体通路（如Fas或TNF-R1），招募FADD及caspase-8启动外源性凋亡通路；其次发生坏死性凋亡/细胞焦亡，高强度ROS过度破坏细胞膜完整性，导致离子失衡与细胞肿胀，激活RIPK1/RIPK3-MLKL轴形成坏死小体并使MLKL磷酸化，使其寡聚化并在细胞膜上形成孔洞，启动程序性坏死，或通过氧化作用激活NLRP3炎症小体复合物，进而切割消皮素D（Gasdermin D, GSDMD）产生N端片段，在膜上组装成孔，释放IL-1β及IL-18等促炎因子，导致炎症性细胞裂解。此外，铁死亡也是非程序性细胞死亡途径之一。这是一种由声敏剂介导的铁依赖性脂质过氧化（Lipid peroxidation, LPO）死亡形式，通过抑制系统Xc⁻转运体减少GSH合成并耗尽谷胱甘肽过氧化物酶4（Glutathione peroxidase 4, GPX4）酶活性，导致无法被还原的磷脂过氧化物积累。同时，Fe2+离子在肿瘤微环境中催化
