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Bioactive Materials
基于天然生物活性物质与生物活性材料的三轴协同免疫治疗策略用于恶性骨肿瘤
2026-05-09
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Bioactive Materials | 基于天然生物活性物质与生物活性材料的三轴协同免疫治疗策略用于恶性骨肿瘤

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该研究提出了一种整合免疫调节、骨再生与理化微环境重塑的“三轴协同”策略,为克服恶性骨肿瘤免疫抑制微环境提供了系统性解决方案,对骨肿瘤免疫治疗领域具有重要启发。

 

文献概述

本文《A ‘three-axis synergy’ immunotherapeutic strategy for malignant bone tumors based on natural bioactives and bioactive materials》, 发表于《Bioactive Materials》杂志,系统探讨了恶性骨肿瘤免疫抑制微环境(IME)的三大核心障碍:免疫逃逸、骨破坏与理化失衡,并提出将天然生物活性物质(natural bioactives)与生物活性材料相结合的“三轴协同”免疫治疗新范式。作者强调,单一疗法难以同时纠正三大轴向失衡,而天然产物与材料科学的协同应用有望实现免疫重编程、骨修复与微环境调控的多重目标,从而突破当前免疫治疗瓶颈。

背景知识

恶性骨肿瘤,如骨肉瘤和尤文肉瘤,临床预后差,易发生转移,主要归因于其高度免疫抑制的微环境(IME)。该IME不仅通过PD-1/PD-L1、TIM-3/Gal-9、CD47/SIRPα等检查点通路介导T细胞耗竭,还通过Treg和MDSC等免疫抑制细胞维持耐受状态,严重削弱CAR-T和免疫检查点抑制剂的疗效。此外,肿瘤相关骨溶解由RANKL/RANK/OPG信号轴驱动,造成病理性骨折和术后骨缺损,而缺氧、酸中毒和ROS积累等理化异常进一步抑制免疫细胞功能并促进肿瘤适应性。当前靶向PD-1的单药治疗在骨肉瘤中响应率极低,凸显了多靶点干预的必要性。研究切入点在于:天然生物活性物质(如curcumin、quercetin、berberine)具有多靶点免疫调节和骨代谢调控潜力,但其临床转化受限于低生物利用度和靶向性;而生物活性材料(如纳米载体、骨支架)可提供局部缓释、靶向递送和骨再生支持。因此,整合二者优势形成“三轴协同”策略,有望同时干预免疫、骨与理化轴,实现全方位IME重编程。

 

针对骨肉瘤研究,赛业生物提供基于HUGO-GT®全基因组人源化小鼠模型和免疫系统人源化小鼠模型,可用于模拟人类免疫微环境,评估CAR-T、免疫检查点抑制剂等疗法的体内药效。结合肿瘤细胞系服务与药效评价平台,支持从靶点验证到临床前研究的全流程,助力恶性骨肿瘤免疫治疗策略的开发与优化。

 

研究方法与核心实验

本研究为综述性论文,未开展原始实验,而是系统整合了近年来关于天然生物活性物质与生物活性材料在恶性骨肿瘤治疗中的研究进展。作者通过文献分析,归纳了骨肉瘤微环境的三大特征:免疫抑制、骨破坏与理化失衡,并系统梳理了curcumin、quercetin、triptolide、resveratrol、berberine等天然产物在调节PD-L1表达、抑制Treg与MDSC、调控RANKL/RANK信号、抑制HIF-1α通路及调节ROS等方面的机制证据。同时,综述总结了各类生物活性材料(如纳米颗粒、3D打印支架)在药物递送、免疫激活(如联合光热治疗)和骨再生中的应用,强调其与天然产物的协同潜力。

关键结论与观点

  • 天然生物活性物质可通过促进PD-L1泛素化降解(如curcumin抑制CSN5、berberine激活蛋白酶体)来增强T细胞抗肿瘤活性,为克服检查点耐药提供新机制。
  • Curcumin可同时抑制RANKL-介导的破骨细胞分化并促进BMSC成骨分化,实现免疫支持性骨修复,提示其在术后骨缺损重建中的双重价值。
  • Quercetin和triptolide能抑制HIF-1α积累,打破缺氧驱动的免疫抑制与转移信号,为靶向肿瘤理化微环境提供小分子策略。
  • 生物活性材料可显著提升天然产物的靶向性与滞留时间,同时提供物理刺激(如光热)以增强免疫原性细胞死亡,形成“载体+药物+物理”协同模式。
  • “三轴协同”策略需在动物模型中验证,尤其是使用免疫系统人源化小鼠或PDX模型以更真实反映人类肿瘤微环境。

研究意义与展望

该研究为恶性骨肿瘤的免疫治疗提供了系统性设计框架,强调未来药物开发应超越单一靶点,转向多维度微环境重编程。其提出的“三轴协同”理念可指导纳米药物设计,如构建共载curcumin与抗RANKL抗体的骨靶向纳米系统,实现免疫-骨双调控。

在临床监测方面,该策略提示需联合评估免疫浸润、骨代谢标志物与微环境pH/氧合状态,以全面评估治疗响应。此外,该框架适用于其他伴有骨转移或骨破坏的肿瘤(如乳腺癌骨转移),具有广泛转化潜力。

 

为支持骨相关疾病研究,赛业生物提供多种基因敲除与人源化小鼠模型,包括RANKL、PD-1、CTLA-4等免疫检查点人源化模型,适用于免疫肿瘤药物的临床前评价。同时提供骨组织特异性Cre工具鼠与条件性基因敲除模型,助力研究特定基因在骨微环境中的功能,为“三轴协同”策略的机制验证提供可靠动物模型。

 

结语

从实验室到临床,恶性骨肿瘤的治疗正迈向微环境重编程时代。本文提出的“三轴协同”免疫治疗策略,通过整合天然生物活性物质的多靶点调控能力与生物活性材料的精准递送和骨再生功能,为克服免疫抑制、修复骨缺损、逆转理化失衡提供了创新路径。尽管curcumin等天然产物的药代动力学特性仍是临床转化的主要障碍,但借助纳米技术和局部植入系统有望突破这一瓶颈。未来研究应聚焦于开发智能响应型材料,实现对肿瘤微环境(如低pH、高ROS)的感知与药物按需释放。此外,结合单细胞测序技术解析治疗前后免疫与骨细胞图谱,将有助于优化干预时机与组合策略。该研究不仅为骨肉瘤治疗提供了新思路,更树立了“功能材料+天然药物”协同治疗实体瘤的典范,有望重塑未来肿瘤免疫治疗的临床实践。

 

文献来源:
Xiangjun Pan, Ruiyan Li, Xinyu Xu, Hao Wang, and Yanguo Qin. A ‘three-axis synergy’ immunotherapeutic strategy for malignant bone tumors based on natural bioactives and bioactive materials. Bioactive Materials.