Bioactive Materials | ATP 驱动的 STING 激活锰配位纳米激动剂，增强抗肿瘤免疫力

环状 GMP-AMP 合成酶-干扰素基因刺激因子（cGAS-STING）途径是先天免疫激活的核心驱动力，而锰离子（Mn2+）最近被确认是该信号轴的强效调节因子。然而，Mn2+的应用受限于其快速清除、非特异性分布以及潜在的神经毒性。受三磷酸腺苷（ATP）独特化学结构和生物功能的启发，我们提出一种 ATP-Mn 配位纳米颗粒（ATP-Mn）用于促进 cGAS-STING 激活和抗肿瘤免疫。我们证明 ATP 的磷酸基团可以与 Mn2+配位，并在脂质包覆后形成稳定且明确的纳米颗粒。ATP-Mn CNP 显著提升了 cGAS-STING 相关基因的表达，并激活相应的信号级联反应，从而有效地将巨噬细胞从肿瘤支持的 M2 极化为抗肿瘤 M1 表型。体内抗肿瘤研究表明，ATP-Mn 核细胞抑制剂显著抑制肿瘤生长，并重新编程肿瘤和引流淋巴结中的巨噬细胞，从而促进细胞毒性淋巴细胞的肿瘤浸润。ATP-Mn CNP 与免疫检查点抑制剂联合使用，在 MC38 小鼠模型中实现了 37.5%的肿瘤根除率，并显著延长了小鼠的生存期。本研究建立了一种 ATP 驱动的协调策略，利用 ATP 作为组装配体和免疫刺激剂，增强 Mn 介导的 STING 激活。该研究以题为“ATP-fueled STING activation of manganese coordinated nanoagonist to boost antitumor immunity”发表在Bioactive Materials上。

图 1.

ATP-Mn CNP 的制备及其免疫刺激机制的示意图。

Mn²⁺、ATP 和 1,2 - 二油酰基 - sn - 甘油 - 3 - 磷酸（DOPA）自发自组装成疏水核心纳米颗粒，随后被 1,2 - 二油酰基 - sn - 甘油 - 3 - 磷酸胆碱（DOPC）、胆固醇和 1,2 - 二硬脂酰基 - sn - 甘油 - 3 - 磷酸乙醇胺 - N-[氨基（聚乙二醇）2000]（DSPE-PEG2000）包裹，生成 ATP-Mn CNP。通过内吞作用被细胞摄取后，酸性的内体环境触发 ATP 和 Mn²⁺快速释放到细胞质中，它们协同激活 cGAS-STING 信号通路，导致 M2 型巨噬细胞向 M1 型极化，并增强 I 型干扰素和促炎细胞因子的分泌。这一级联反应最终促进杀肿瘤免疫细胞浸润到肿瘤组织中，实现高效的癌症免疫治疗。

图2.

ATP-Mn CNP的制备、表征及细胞摄取。(a) ATP-Mn复合物制备的示意图。(b) ATP-Mn复合物的全X射线光电子能谱（XPS）图。ATP-Mn复合物的高分辨率XPS谱图：(c) Mn 2p、(d) O 1s和(e) N 1s。任意单位（a.u.）。(f) ATP-Mn CNP制备的示意图。(g) 通过动态光散射（DLS）测量确定的ATP-Mn CNP的尺寸分布。(h) ATP-Mn CNP的透射电子显微镜（TEM）图像。比例尺=100 nm。(i) ATP-Mn CNP的X射线能量色散谱。比例尺=100 nm。(j) ATP-Mn CNP在10%胎牛血清（FBS）中7天内的稳定性评估（n=3）。(k) 经不同内吞抑制剂预处理后，骨髓源性巨噬细胞（BMDMs）对ATP-Mn CNP的细胞摄取（n=3）。(l) 骨髓源性巨噬细胞（BMDMs）与ATP-Mn CNP孵育3小时或6小时后的细胞摄取及溶酶体共定位情况。细胞核用DAPI（蓝色）染色，DiD标记的ATP-Mn CNP呈绿色，溶酶体用溶酶体示踪剂（LysoTracker）（红色）染色。比例尺=20 μm。数据以平均值±标准差表示。∗∗∗∗P < 0.0001。

图3.

ATP-Mn CNP处理诱导的巨噬细胞活化及功能反应的体外分析。(a-b) 通过mRNA-seq分析（q < 0.05）鉴定出ATP + MnCl2与PBS之间以及ATP + MnCl2与ATP-Mn CNP之间的差异表达基因（DEGs）（n = 3）。(c) 响应ATP-Mn CNP处理的与cGAS-STING通路相关的DEGs汇总，包括I型干扰素（IFN）、干扰素刺激基因（ISGs）、M1极化标志物和M2极化标志物。(d) 流式细胞术分析显示，经PBS、ATP + MnCl2或ATP-Mn CNP处理24小时的骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）中M1（CD86+）和M2（CD206+）巨噬细胞的百分比（n = 3）。(e) 通过酶联免疫吸附测定（ELISA）检测的骨髓来源巨噬细胞培养上清液中的肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平（n = 3）。(f) I型干扰素测定的示意图。(g) 经PBS、ATP + MnCl2或ATP-Mn CNP处理24小时的骨髓来源巨噬细胞培养上清液中的I型干扰素活性。(h) 肿瘤细胞杀伤测定的示意图。(i) 经指定处理后，骨髓来源巨噬细胞对MC38-Luc细胞的细胞毒性活性。首先用PBS、ATP + MnCl2或ATP-Mn CNP处理骨髓来源巨噬细胞24小时，然后与MC38-Luc细胞共培养另外24小时。随后测量荧光素酶活性以量化肿瘤细胞杀伤情况（n = 3）。数据以平均值±标准差表示。∗P < 0.05，∗∗P < 0.01，∗∗∗P < 0.001，∗∗∗∗P < 0.0001。

DOI: 10.1016/j.bioactmat.2026.02.012