Nature Nanotechnology：纳米机器人！

PD-1/PD-L1阻断疗法在癌症治疗中前景广阔。然而，超过95%的结直肠癌（CRC）属于错配修复正常（pMMR）的“冷肿瘤”，对PD-1/PD-L1阻断无响应，其免疫抑制微环境阻止免疫细胞浸润。化疗、放疗等策略可通过诱导免疫原性细胞死亡（ICD）和释放损伤相关分子模式（DAMPs），将“冷肿瘤”逆转为“热肿瘤”，重塑肿瘤微环境，从而增敏免疫治疗。但联合疗法常伴随骨髓抑制、腹泻等严重副作用。因此，亟需为pMMR型CRC开发副作用更小的有效疗法。分子靶向诱导DAMPs释放联合免疫检查点抑制是一条充满希望的新途径。

来自陆军军医大学新桥医院消化内科的Qiang Luo等人提出一种多肽修饰的聚合物纳米机器人(NRb)，它可同时阻断PD-1/PD-L1并破坏癌细胞膜释放DAMPs。NRb由三个模块组成：(1) 靶向抑制PD-L1的多肽P，(2) 在肿瘤微酸环境中可自组装成纳米纤维的多肽K，(3) 能激活NK细胞的壳聚糖核心。在pH 6.5下，NRb与癌细胞膜上的PD-L1结合后转变为纳米纤维网络，实现稳定高效的PD-1/PD-L1阻断。同时，该转变过程机械性破坏细胞膜，诱导靶向性免疫原性细胞死亡并释放DAMPs，从而募集T细胞。该设计将免疫治疗两大关键策略合为一体，为pMMR型结直肠癌提供了新的治疗机会。

Figure1 NRb锚定肿瘤细胞并原位转化，实现PD-1/PD-L1阻断与DAMP释放

靶向成纤维纳米机器人协同破膜与免疫阻断

研究者们通过将靶向肽P与自组装肽K偶联至壳聚糖，成功构建了多模块纳米机器人NRb。核磁共振氢谱等表征证实了其结构。在肿瘤酸性微环境（pH 6.5）下，NRb可特异性识别并结合PD-L1阳性的癌细胞膜，并原位触发由纳米颗粒（23.0 ± 1.7 nm）向β-折叠结构纳米纤维（直径10.09 ± 2.58 nm）的转变，此过程由组氨酸质子化驱动。扫描电镜等细胞实验直观显示，NRb在细胞膜上形成致密纤维网络并导致膜结构破坏，而缺失P或K模块的对照组均无此效应，证明了双模块协同对于实现靶向锚定与原位纤维化的不可或缺性。该体系实现了对肿瘤细胞的精准力学干预。

Figure2 NRb的制备及其pH响应性转化

纳米机器人机械破膜激活免疫

本研究深入证实，所设计的纳米机器人（NRb）在肿瘤酸性微环境（pH 6.5）下，可通过特异性识别PD-L1靶向锚定于癌细胞膜，并发生原位构象转变，从纳米颗粒自组装为刚性纳米纤维网络。这一动态转变过程产生显著的机械力，直接导致细胞膜破裂，而非预成型的静态纤维所致。膜破裂表现为钙黄绿素泄漏、膜表面间隙形成及乳酸脱氢酶大量释放，并通过低温电镜与原子力显微镜直接观察到膜结构破损和细胞刚度增加。

关键的是，这种机械性膜破坏触发了免疫原性细胞死亡。检测发现，处理后的癌细胞核内HMGB1减少而胞浆CRT表达增加，同时细胞外ATP水平显著上升。释放的这些损伤相关分子模式（DAMPs）在体外Transwell实验中，能有效促进树突状细胞成熟（CD80+CD86+表型），并显著激活CD3+ T细胞及CD8+ T细胞亚群。

综上，NRb创新性地将靶向膜机械破坏与免疫激活相结合。其作用不依赖于传统化疗药物，而是通过物理性破膜释放肿瘤抗原与内源性佐剂，逆转免疫抑制微环境，为治疗对免疫检查点抑制剂不敏感的pMMR型“冷肿瘤”提供了一种兼具高特异性与低副作用的协同治疗新范式。

Figure3 NRb通过原位纤维化行为破坏细胞膜并释放DAMPs

纳米机器人高效阻断PD-L1并增强T细胞杀伤

经INF-γ预处理上调CT26/MC38细胞PD-L1表达后，NRb在pH 6.5条件下能有效竞争性结合PD-L1，显著减少荧光标记的PD-1（Cy3-PD-1）与细胞膜的结合，表明其原位形成的纳米纤维网络实现了高效的PD-1/PD-L1通路阻断。

在体外共培养实验中，与经NRb预处理（pH 6.5，4小时）的肿瘤细胞共孵育后，小鼠原代活化T细胞（含CD4+与CD8+亚群）展现出极强的肿瘤杀伤能力（对CT26和MC38细胞的杀伤率分别达83.3%和95.3%），而单独NRb预处理组（无T细胞）的细胞毒性很低。通过siRNA敲低CT26细胞PD-L1的实验进一步证实，T细胞的杀伤效果增强主要源于NRb对PD-1/PD-L1相互作用的阻断。结果表明，NRb通过物理性阻断免疫检查点，有效恢复了T细胞对肿瘤细胞的细胞毒性。

Figure4 NRb竞争性结合PD-L1以增强体外T细胞毒性

纳米机器人在多种结直肠癌模型中展现卓越治疗潜力

在荷瘤小鼠模型中，NRb展现出优异的靶向滞留能力，其通过结合PD-L1并在肿瘤原位形成纳米纤维实现长效蓄积。在错配修复缺陷（dMMR）型MC38模型中，NRb单药疗效与αPD-L1相当（抑瘤率82.8%）；在更具临床代表性的pMMR型CT26模型中，其单药抑瘤率达96.1%，显著优于αPD-L1联合化疗方案（82.8%），并能延长生存期。机制上，NRb显著促进CD8⁺/CD4⁺ T细胞与树突状细胞浸润，提升IFN-γ等免疫标志物，逆转免疫抑制微环境。其在晚期肺转移模型中也有效减少转移灶，且所有实验均证实其生物安全性良好。综上，NRb通过原位纤维化机制，在dMMR及pMMR型结直肠癌中均展现出高效广谱的治疗潜力。

Figure5 NRb在MC38移植瘤及CT26肺转移小鼠模型中的抗癌效果

NRb在原发pMMR结直肠癌模型中展现卓越疗效

在原发pMMR型AOM/DSS结直肠癌模型中，NRb（联合奥沙利铂或单药）展现出显著优于αPD-L1方案的抗肿瘤效果。其平均瘤体积比对照组小1.7至4.36倍，并有效减少肿瘤数目及大体积肿瘤（>6 mm³）数量。机制上，NRb治疗大幅提升了肿瘤内CD8⁺ T细胞浸润（分别为PBS、αPD-L1、C-NRb组的4.05、1.34及6.12倍），并增强IFN-γ表达及HMGB1/CRT释放。单细胞测序证实NRb组T细胞比例高达45.8%，且组织驻留/记忆T细胞亚群显著增加。生物电镜观察到肿瘤内存在纳米纤维及膜破损。所有结果均显示NRb具有良好的生物相容性，并在体内验证了其通过原位纤维化破坏细胞膜的机制。这表明NRb在治疗pMMR型结直肠癌方面具有与成熟疗法竞争的巨大潜力。

Figure6 NRb在AOM/DSS诱导的原发性肿瘤模型中的抗肿瘤活性

总结

本研究开发了一种“可转化”的NRb纳米治疗剂。它能在肿瘤微环境触发下，于癌细胞表面原位动态组装成纳米纤维，此过程主动产生机械力以破坏细胞膜、释放DAMPs，同时靶向阻断PD-L1。该策略一举解决了pMMR型结直肠癌的免疫逃逸与T细胞浸润不足双重难题，单药疗效即优于商用αPD-L1疗法，且兼具长效滞留、靶向免疫激活及副作用低等优势，为“冷肿瘤”免疫治疗提供了新范式。尽管其在临床转化前仍需验证人体内功效、长期生物安全性等问题，但此基于力学生物学的单药策略展现出成为广谱纳米免疫疗法的巨大潜力。

参考文献

Ying, W., Zheng, C., Gong, C. et al. Nanorobots hold PD-L1 and break membrane of colorectal cancer cells for immunotherapy. Nat. Nanotechnol. (2025). 

https://doi.org/10.1038/s41565-025-02071-3

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