T細胞，包括αβT細胞和γδT細胞，在抗癌免疫中起著重要作用。αβT細胞是負責識別和應答外來抗原的最常見的T細胞類型。αβT細胞參與細胞介導的免疫，直接攻擊癌細胞。同時，近年來對開發靶向γδT細胞的下一代癌癥免疫療法進行了持續的研究。γδT細胞是一種不太常見的T細胞類型，它們具有不同類型的T細胞受體（TCR），含有γ鏈和δ鏈。與αβT細胞不同，γδT細胞不依賴于抗原呈遞細胞的抗原加工，也不受主要組織相容性復合體的限制，這表明它們可用于治療各種主要組織相容度復合體I類缺陷腫瘤。此外，它們在激活時可以分泌豐富的細胞因子，從而增強對癌癥細胞的整體細胞毒性。
最近，基于γδT細胞的免疫療法已成為癌癥治療的一種方法。基于γδT細胞的免疫療法的發展主要集中在過繼細胞治療策略上，這些策略涉及離體擴增和活化的γδT淋巴細胞，包括患者來源的天然γδT細胞核、嵌合抗原受體（CAR）γδT核細胞或γδTCR工程化的αβT細胞。這些策略已進入患者的臨床試驗。然而，需要多次輸注來控制患者的腫瘤，但擴增γδT細胞以改善其增殖、分化和細胞毒性是昂貴、耗時的，需要高水平的技能。在人類中，γδT細胞僅占循環T細胞的一小部分，占血液中總T淋巴細胞的0.5%至5%。制備大量合適的天然/工程γδT細胞極具挑戰性。因此，在體內直接激活和擴增內源性γδT細胞有可能克服上述局限性，提高基于γδT淋巴細胞的免疫療法的臨床療效和安全性。
幾個世紀以來，大蒜的健康益處得到了廣泛認可。大蒜中含有的凝集素、低聚果糖和大蒜素等生物活性成分已被證明具有免疫調節作用。一項體內研究表明，在飲食中補充大蒜提取物可以提高γδT細胞的活性。然而，這種免疫刺激作用相當弱。
近日，蘇州大學汪超、劉莊等人發現大蒜衍生的納米顆粒（garlic-derived nanoparticles, GNPs）可以通過有效激活腸道干擾素-γ（IFNγ）產生的γδT細胞，增強實體瘤中癌癥免疫檢查點阻斷治療的療效。與大蒜或大蒜素相比，口服GNPs更能激活腸道中的γδT細胞。抗腫瘤機制與γδT細胞和IFN-γ從腸道轉移到腸外皮下腫瘤有關，這重塑了腫瘤免疫微環境。本研究通過在體內直接激活和擴增內源性γδT細胞，展示了一種基于γδT淋巴細胞的免疫治療的替代方法。
GNP的制備與表征
通過差速離心的幾個步驟獲得GNP。隨后，研究人員用電子顯微鏡進行了表征，顯示出大約120 nm的均勻球形形態。蛋白質組分析顯示了多種蛋白質的存在，其中大蒜特有的蛋白質占總蛋白質的26.5%。冷凍干燥保持了GNPs的大小、形態和蛋白質組成，表明了它們的長期穩定性。GNPs顯示出與各種免疫細胞的生物相容性，沒有細胞毒性效應。GNPs顯著增加了CD3+ T細胞中γδ T細胞的頻率，并伴隨有激活表型，但對αβ T細胞沒有影響。這種激活效應是大蒜特有的，因為來自其他植物的納米顆粒沒有顯示出相同的效果。對γδ T細胞的激活效應部分是通過C型凝集素途徑介導的，包括直接和通過細胞因子的間接激活。KEGG途徑分析和對人類外周血單核細胞的實驗證實，大蒜衍生的納米顆粒（GNPs）可以通過類似的信號通路激活人類先天免疫細胞，特別是γδ T細胞。
圖|GNP的制備和表征
口服GNPs后的生物分布
為了進一步探究GNPs如何調節免疫細胞，以及它們是否比大蒜微粒（GMPs）在體內誘導免疫細胞激活的能力更強，研究人員對C57BL/6小鼠進行了口服DiD標記的GMPs或GNPs（劑量為50 mg/kg），并在不同時間點后檢測了它們的生物分布。結果顯示，GNPs在腸道的積累和滯留明顯多于GMPs，表明GNPs與腸道細胞的結合能力更強。體外成像進一步證實，GNPs在腸道的信號強度是GMPs或游離染料的約2.5倍，而在其他主要組織中檢測到的信號很少。糞便中殘留信號的量進一步顯示，與GNPs相比，GMPs更易被檢測到，然后迅速在糞便中減少，表明GMPs從腸道釋放得非常快，而GNPs在腸道中滯留的時間相對較長。
通過流式細胞儀分析評估了腸道中各種細胞（包括樹突狀細胞、巨噬細胞、T細胞、B細胞和非免疫細胞）對GNPs的分布。結果表明，與對照組相比，腸道免疫細胞能有效攝取GNPs。這些數據強烈支持這樣一種觀點：納米級的大蒜衍生顆粒更容易與腸道免疫細胞結合，表明這些GNPs比GMPs在調節腸道免疫反應方面具有更大的潛力。
圖|口服后GNP的生物分布
GNPs誘導腸道產生IFNγ的γδT細胞
研究人員給C57BL/6小鼠口服了GNPs、GMPs或裂解GNPs，并使用單細胞信使RNA測序分析了它們對腸道免疫微環境的影響。結果顯示，GNPs處理的小鼠腸道中免疫細胞的比例增加，尤其是T細胞，而B細胞比例減少。γδ T細胞的數量和頻率顯著增加，而這種效應在GMPs或裂解GNPs處理的小鼠中未觀察到。基因表達分析揭示了與T細胞激活和反應相關的基因在GNPs處理的小鼠中上調。γδ T細胞主要分化為產生IFNγ的細胞，且血液中IFNγ水平隨著GNPs給藥時間的增加而上升。這些發現表明GNPs能激活腸道中的多種免疫細胞，尤其是γδ T細胞，可能通過增強IFNγ的產生來調節免疫反應。
圖|GNPs誘導腸道產生IFNγ的γδT細胞
GNPs逆轉了腸外腫瘤的免疫微環境
研究人員研究了口服GNPs對腸道γδ T細胞的影響及其對遠端腫瘤的潛在抗腫瘤作用。在B16黑色素瘤小鼠模型中，GNPs顯著抑制了腫瘤生長并延長了生存時間，而GMPs或裂解GNPs則沒有這種效果。單細胞RNA測序和流式細胞儀分析顯示，GNPs處理后腫瘤微環境中的CD45+和CD3+細胞，特別是γδ T細胞顯著增加。腸道γδ T細胞通過CXCR3-CXCL10軸遷移到腫瘤，其中Vγ7 γδ T細胞占增加的大多數。腫瘤浸潤T細胞表現出增強的效應功能和減少的耗竭表型。IFNγ信號通過JAK-STAT途徑上調了腫瘤免疫細胞中的多種基因，但同時增加了腫瘤細胞的PD-L1表達。中和實驗表明，腸道γδ T細胞和IFNγ對腫瘤免疫微環境的調節至關重要。GNPs口服給藥在成本效益和安全性方面優于IFNγ注射。此外，GNPs對CT26、4T1小鼠腫瘤模型和新西蘭兔腫瘤模型也有抗腫瘤效果，表明GNPs可能是一種廣泛適用的抗癌免疫療法。
圖|GNPs逆轉了遠處實體瘤的免疫微環境
GNP提高癌癥PD-L1阻斷治療效果
研究人員評估了免疫檢查點抑制劑抗PD-L1與大蒜衍生納米顆粒（GNPs）聯合治療小鼠皮下實體瘤的效果。雖然單獨使用抗PD-L1療法對腫瘤生長影響有限，但與GNPs聯合使用時顯著縮小了腫瘤并提高了小鼠的整體存活率，約80%的腫瘤得到了有效抑制，且未觀察到明顯的副作用。流式細胞儀分析顯示，聯合治療后腫瘤組織樣本中的T細胞比例有所改善。在CT26小鼠腫瘤模型中也觀察到了類似的結果。這些發現表明，GNPs口服給藥可能與抗PD-L1療法協同作用，通過腸道產生的IFNγ的γδ T細胞介導抗腫瘤免疫。此外，與其他植物來源的納米顆粒或單獨的大蒜素相比，GNPs與抗PD-L1聯合使用對皮下黑色素瘤的療效更佳。研究人員還驗證了GNPs與其他治療方法聯合使用對皮下腫瘤的抗癌效果。
圖|口服GNPs可提高癌癥免疫檢查點阻斷治療的療效
小結
綜上所述，該研究開發了一種通過口服大蒜衍生納米顆粒（GNPs）激活內源性γδ T細胞的新型免疫療法。這種方法顯著促進了腸道內產生IFNγ的γδ T細胞的增殖和激活，并能遷移到遠端腫瘤，重塑腫瘤免疫微環境，延緩腫瘤生長。GNPs的納米尺寸和大蒜活性成分是其激活腸道免疫細胞的關鍵。研究人員還發現，CXCR3–CXCL10軸在γδ T細胞從腸道到腫瘤的遷移中起作用。此外，GNPs與抗PD-L1聯合使用顯著增強了對實體瘤的治療效果。這些發現表明GNPs具有臨床轉化的潛力，為癌癥免疫療法提供了新策略。
參考文獻：
Xu, J., Yu, Y., Zhang, Y. et al. Oral administration of garlic-derived nanoparticles improves cancer immunotherapy by inducing intestinal IFNγ-producing γδ T cells. Nat. Nanotechnol. (2024).
https://doi.org/10.1038/s41565-024-01722-1
