近年來，隨著免疫檢查點抑制劑（ICB）的成功運用，免疫治療與手術治療，放療，化療成為惡性腫瘤治療的四大主要療法。盡管免疫治療已經取得了諸多令人興奮的進展，但其療效尚不佳，就拿目前熱門的抗PD-1抗體來說，其單一療法的有效率不高于25%。因此，人們開始開發新的策略，以提高腫瘤免疫治療的療效，同時最大限度地降低該療法可能帶來的副作用。而納米技術可以較大程度的完成這一目標，同時，在前臨床實驗中也取得了喜人的結果（圖1）。圖1.使用以下關鍵詞在web of science中進行搜索時所獲得的文獻數量。盡管如此，納米免疫療法向臨床轉化仍然面臨著諸多挑戰。近日，Nature Nanotechnology雜志就該領域所面臨的挑戰及具體解決辦法進行綜述。
腫瘤分子的基因表達，在很大程度上決定了其對常規全身治療(如細胞毒性和靶向藥物)的反應。（例如：伊馬替尼可用于治療BCR-ABL基因表達的慢性粒細胞白血病患者）。因此，在前臨床實驗中，應盡可能模擬人類與免疫治療和毒性反應相關的基因表達。基因表達的微小差異都有可能影響患者對免疫治療的反應。由于腫瘤分子間存在異質性，故在選擇模型時需仔細考慮，以盡量貼合臨床（所選模型的基因表達應貼合對應病癥）。其次，在建立小鼠模型時，應選擇傳代次數較少的細胞系進行皮下瘤移植；最好選用免疫系統人源化的小鼠進行模型構建，這些措施都減少與免疫反應相關的新抗原的形成。同時，選用表達MHC I類和HLA I類的分子，將有助于所構建腫瘤模型的基因穩定表達并能夠及時篩選出HLA的突變。另外，盡管基因工程小鼠已被廣泛應用于納米免疫技術，但其突變概率較低，不能完全模擬人在該疾病中的情況（即，人存在基因突變風險）。故構建基因工程模型時應作謹慎考慮。傳統的腫瘤納米治療通常著力于關注腫瘤的固有特征（大小，位置，分期，更進一步也不過是腫瘤的分子及基因表達）。隨著腫瘤免疫納米醫學的發展，科研人員們發現，與腫瘤宿主（包括宿主體內微生物群）相關的因素也極大地影響著免疫治療的效果。這些微生物大部分駐留在胃腸道系統中，它們不斷與腸道相關淋巴組織中的宿主免疫細胞相互作用，引流腸系膜淋巴結，從而形成宿主整體免疫(圖2a)。已有諸多研究表明，腸道微生物會影響免疫治療效果（急性粒細胞白血病患者在接受微生物療法后能夠存活更長時間）。隨后的前臨床研究也表明，對免疫檢查點抑制劑有反應的患者體內的微生物/細菌的多樣性，要遠遠高于對該療法無反應的患者。同時，研究人員們還發現了一個有趣的現象，即瘤內微生物也可能影響對治療的反應，這一現象進一步揭示了宿主-微生物和腫瘤-微生物相互作用的復雜性及其對患者預后的影響（例如，肺癌患者的肺微生物群組成與健康對照組不同）。大多數瘤內細菌存在于腫瘤細胞及免疫細胞內，并參與腫瘤代謝，與免疫檢查點抑制劑的治療反應息息相關。除影響療效外，腸道菌群還與免疫治療誘導毒性相關。由于免疫治療和微生物之間存在復雜的關系，因此研究腫瘤免疫納米醫學時，研究者需考慮動物的飼養環境（無菌且無特定病原體環境）。此外，設計實驗時應考慮納米藥物與細菌之間的相互作用。納米藥物可通過靶向（或避免）誘導在抗腫瘤免疫反應中有益（或有害）的特定菌群以獲得更好的療效。3．免疫治療反應和納米-生物相互作用中存在性別差異已有諸多研究表明，性別對（非生殖器官）惡性腫瘤的發病率、死亡率、治療反應和基因組學特征均有影響。最近的研究更是表明，不同性別對腫瘤免疫治療的反應也存在巨大的差異。然而，在傳統的納米醫學研究中，性別這一生物變量常常被忽視。但目前，漸漸有研究證明，納米粒子的攝取及清除在不同性別之間存在差異（盡管免疫細胞群在性激素影響下對納米顆粒的攝取尚未得到評估）。基于以上因素，前臨床實驗設計時，需將性別作為一個生物變量加以考慮。隨著年齡的增加，免疫系統會發生巨大的變化，這主要表現為免疫力的降低（圖3）。免疫衰老是一個復雜的過程，其潛在機制尚不明；免疫衰老與腫瘤免疫之間的關系也尚不清楚。最近的研究表明，衰老小鼠對免疫治療的反應與青年鼠不同，且不同腫瘤對免疫衰老產生的反應不同。而臨床前的納米醫學研究，通常不將年齡作為一個生物變量加以考慮，宿主的年齡和腫瘤出現的年齡之間的時間不匹配，降低了其與臨床實踐的相關行。為證明納米免疫療法的效果，理論上應該同時在老年鼠及青年鼠上同時開展實驗。但使用老年鼠會增加科研成本，研究者可以考慮將壽命較短的線蟲等用于研究老化對納米材料毒性、免疫反應和宿主-微生物相互作用，對癌癥治療反應的研究。同時，具有加速衰老表型的小鼠模型可運用于諸多研究，但這些模型是否能應用于納米腫瘤免疫療法仍有待考究。免疫治療比傳統療法具有更大的個體差異。個體對免疫治療做出反應所需的時間比傳統療法更長，因而需要更長的被觀察時間。同時，不同的腫瘤類型對不同的免疫制劑做出反應的時間不同（圖4）。建立可接受的終點事件和標準化的評價體系將大大提高腫瘤免疫納米醫學研究的可重復性和透明度，允許在不同實驗之間比較結果，并統一前臨床研究標準，能夠促進這些結果的臨床轉化。除療效外，免疫治療相關毒性也存在著巨大的個體差異。腫瘤免疫治療相關不良事件的發生、持續時間、強度和類型與傳統的細胞毒藥物的不良反應有很大的不同。考慮到納米材料對免疫系統的潛在毒性作用，故將納米材料用于腫瘤免疫治療進一步增加了研究毒性的復雜性。同時，通過腫瘤免疫療法刺激免疫系統也可能改變其與納米材料的相互作用，從而導致潛在的毒性反應，這與單獨使用這兩種治療方法觀察到的結果不同。因此，傳統的納米藥物毒性評估方式，可能不足以充分評估腫瘤免疫納米療法的潛在不良反應。最后，傳統的腫瘤納米醫學通常致力于將細胞毒藥物特異性遞送至腫瘤部位，故其產生的不良反應也較局限；而納米腫瘤免疫療法則可能產生全身毒性，且這種毒性可能存在遺傳性，且毒性的發生時間和持續時間均未知（需要更長時間的檢測以排除遲發毒性）。考慮到免疫治療的毒性及反應性均存在較大的異質性，相關的前臨床研究應該提供更大的樣本量及更長的觀察時間；同時，除了提供匯總的生存數據及毒性數據外，研究人員需提供每一個實驗個體的腫瘤生長曲線。研究人員需提供更加詳盡的各器官的組織病理學結果。狗和非人靈長類動物等廣泛用于臨床前試驗的大型哺乳動物，在確定治療的療效和毒性反應方面更具代表性，采用這些模型能夠提供與腫瘤免疫納米藥物相關的潛在并發癥，從而提高臨床轉化的相關性。盡管腫瘤免疫療法已經徹底改變了我們治療腫瘤的方式，但關于長期作用，及其前臨床最佳給藥時間，仍有許多未知之處。免疫系統高度復雜、會隨著內外部因素的改變而改變。隨著我們對腫瘤免疫逃避、免疫監測和腫瘤免疫治療確切作用機制的理解不斷深入，可能會發現決定腫瘤免疫治療反應的因素。與此同時，納米醫學研究人員和腫瘤免疫學家將可能會就免疫系統的作用及其與納米材料相互作用的方式提出新的問題。盡管這些年來較少收到關注，在免疫腫瘤學時代，在腫瘤納米醫學的免疫藥理學方面應給予一定的重視。鑒于數據的匱乏，研究免疫過程對腫瘤免疫納米藥物反應的影響對該領域來十分重要，這一過程決定了能否進行成功的臨床轉化。Jiang, W., et al. Considerations for designing preclinical cancer immune nanomedicine studies. Nat. Nanotechnol. (2020).https://doi.org/10.1038/s41565-020-00817-9
