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肿瘤是导致人类死亡的主要原因之一,近年来因疗效显著而发展迅速的肿瘤免疫治疗,是继化疗、手术、放疗后的新型治疗手段。其中,针对T细胞激活抑制通路中的免疫检查点进行阻断是目前肿瘤免疫治疗的研究热点之一。但是单一的免疫检查点阻断疗效不佳,常与其他的治疗手段联合使用。光热疗法(Photothermal therapy,PTT)作为肿瘤治疗领域中备受关注的疗法,可激活机体免疫反应,使其在联合肿瘤免疫治疗方面具有独特的优势。本研究提出构建共负载光敏剂和免疫微环境调节剂的多功能靶向纳米药物体系,在PTT杀伤肿瘤的同时调控肿瘤免疫微环境,联合免疫检查点阻断治疗以实现不同治疗方法之间的叠加与协同,有效发挥免疫抗肿瘤效应。第一部分:设计了一种包括PTT,吲哚胺-2,3-双加氧酶(Indoleamine-(2,3)-dioxygenase,IDO)抑制和 针对程序性死亡蛋白-1(programmed cell-death protein 1,PD-1)及其配体(programmed cell-death ligand 1,PD-L1)阻断的联合抗肿瘤疗法,以协同增强抗肿瘤免疫应答。制备负载IDO抑制剂的还原性氧化石墨烯(reduced Graphene oxide,rGO)纳米复合物,表面修饰叶酸后进一步增强该纳米复合物的肿瘤靶向聚集能力,在激光照射下直接杀死肿瘤细胞并激活抗肿瘤免疫应答,抑制远端肿瘤生长。体内实验进一步揭示了 IDO抑制和PD-L1阻断可以增强肿瘤浸润淋巴细胞(Tumor infiltrating lymphocytes,TILs)的浸润,包括增加肿瘤组织内CD45~+细胞、CD4~+T细胞、CD8~+T细胞和NK细胞的比例,抑制调节性T细胞(Regulary T cells,Treg)的免疫抑制活性,促进细胞因子干扰素-γ(Interferonγ,INF-γ)的产生。上述研究结果表明PTT,IDO抑制和PD-L1阻断的联合疗法可有效抑制肿瘤生长,通过调控多种抗肿瘤免疫途径可协同增强抗肿瘤免疫效应。第二部分:设计构建了具有基质金属蛋白酶(Matrixmetalloproteinase,MMP)响应性的光敏剂吲哚菁绿(Indocyanine green,ICG)-IDO抑制剂共负载自组装纳米药物,用于光热杀伤和IDO抑制的联合抗肿瘤研究。该纳米药物在到达肿瘤组织后,其聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)亲水层被MMP酶特异性识别并断裂,纳米药物从起始140nm的大颗粒降解产生超小纳米药物(<20nm),这一特性可以有效地增强该纳米药物的肿瘤渗透性。体内抗肿瘤疗效实验研究表明,纳米药物在激光照射下,可有效抑制原位肿瘤生长并激活抗肿瘤免疫应答,增强TILs的浸润,包括增加肿瘤组织内CD45~+细胞、CD4~+T细胞、CD8~+T细胞、B细胞和NK细胞的比例,抑制Treg的免疫抑制活性。上述研究结果表明该纳米药物具有MMP酶响应性和良好的光热效应,证实了光热疗法杀伤肿瘤细胞后能够有效激活抗原提呈细胞,启动机体免疫应答,联合IDO抑制可以进一步增强抗肿瘤免疫效应,有效发挥协同抗肿瘤免疫作用。综上所述,我们成功构建了两种基于肿瘤免疫微环境调控的多功能纳米药物,实现了 PTT与免疫检查点阻断治疗的联合应用。一方面,PTT直接杀伤肿瘤细胞的同时激活抗原提呈细胞,启动机体抗肿瘤免疫应答;另一方面,联合免疫检查点阻断治疗,通过调控肿瘤免疫抑制微环境,进一步协同增强抗肿瘤效应。两种纳米药物基于不同的递送设计理念,为PTT联合免疫检查点阻断抗肿瘤治疗策略的研究提供了新的设计思路和切实可行的治疗途径。