神奇水凝胶，癌症转移与复发的“克星”！
开创性的研究揭示了一种有前途的策略来阻止癌症的复发，并且它以可生物降解的凝胶的形式出现。
破坏癌细胞
研究人员开发了一种凝胶剂，可以帮助阻止癌症复发和转移。
由马萨诸塞州波士顿Dana-Farber癌症研究所的科学家创建，该凝胶设计用于直接将免疫治疗提供给手术切除癌肿瘤的区域。
科学家们在手术切除乳腺癌肿瘤期间测试小鼠凝胶时发现，它不仅有助于预防原发部位的肿瘤复发，而且还可以消除肺部的继发性肿瘤。
高级研究作者MichaelGoldberg，博士-Dana-Farber癌症研究所的癌症免疫学和病毒学系-及其同事最近在科学转化医学杂志上报告了他们的结果。
根据美国癌症协会（ACS）的统计，2018年美国将有超过170万新的癌症病例被确诊，超过60万人将死于这种疾病。
对于形成为实体瘤的癌症（如乳腺癌和肺癌），手术切除肿瘤通常是主要的治疗选择。
免疫治疗的问题
但是，正如Goldberg所解释的那样，即使肿瘤被切除，一些癌细胞仍可能留在该部位。这些可以形成新的肿瘤，甚至蔓延到身体的其他部位。这是一个被称为转移的过程。
“确实，尽管所有癌症患者中有一半的患者接受了旨在治愈该疾病的手术，但有40％的患者在5年内复发了该疾病，”Goldberg指出。
“此外，”他补充说，“事实表明，人体自然愈合手术创伤的过程实际上可以刺激这些残留癌细胞转移到身体的远端部位并形成新的生长。”
免疫疗法-涉及使用药物刺激免疫系统并攻击癌细胞-可以帮助预防癌症复发和转移。但是，治疗有一些严重的缺陷。
免疫治疗的一个主要问题是它可以攻击健康细胞以及癌症细胞，这会增加患者对其他疾病的易感性。
“在这项研究中，”Goldberg指出，“我们试图确定是否在手术伤口闭合之前在肿瘤切除部位施用免疫刺激药物可以提高癌症免疫治疗的结果。”
“免疫刺激”的途径
研究人员解释说，当癌肿瘤被切除时，免疫系统会利用其大部分资源来帮助愈合伤口，而不是与可能留下的癌细胞作斗争。
这可以创造出该团队称之为“免疫抑制”的微环境，其中癌细胞可以繁殖和扩散。
正如戈德堡所解释的那样，科学家着手将这种免疫抑制性微环境转变为一种“免疫刺激性”的微环境-即能够在手术后攻击并摧毁残余癌细胞的微环境。
为了实现这一壮举，研究人员创建了一种装载刺激树突状细胞的药物的水凝胶，树突状细胞是参与初始免疫反应的免疫细胞。他们将任何外来入侵者或患病细胞（如癌细胞）“呈现”给发起攻击的T细胞。
凝胶-包含天然存在于人体内的糖，使其可生物降解-被放置在手术切除肿瘤的部位。凝胶然后逐渐释放药物在一个长期期间增加它的效力。
令人鼓舞'的结果
对于他们的研究，戈德堡和团队测试了接受乳腺癌肿瘤手术切除的小鼠的凝胶。该团队决定在肿瘤切除后直接使用凝胶，而不是之前。
“我们推断，”Goldberg解释说，“通过创造一个免疫刺激环境，消除少量残留癌细胞比治疗一个完整的原发肿瘤更容易，后者有很多避免免疫系统攻击的手段。”
手术后几个月，与接受常规免疫疗法递送的啮齿动物相比，用凝胶处理的小鼠经历肿瘤再生长的可能性小得多。
当研究人员将乳腺癌细胞注入与原始肿瘤切除部位相反的一侧时，凝胶处理的啮齿动物未显示肿瘤形成迹象。
此外，研究还发现，凝胶根除了小鼠肺部的继发性肿瘤，即消除了从原发部位扩散的乳腺癌细胞形成的肺部肿瘤。
研究人员还在原发性肺癌和黑色素瘤小鼠中验证了他们的发现，这是一种致命的皮肤癌。
根据他们的结果，Goldberg及其同事认为，他们的凝胶免疫疗法可能是针对许多不同癌症的有效治疗策略。
他说：“这种方法有可能在关键时间窗口内将治疗集中在感兴趣的部位，从而提供免疫治疗。”
可注射性凝胶可局部用于对抗癌症
科学家们已经研制出一种可注射的凝胶状支架，同时可以结合化疗免疫治疗药物，并按顺序将它们送到局部的肿瘤中。到目前为止，动物模型的结果表明，这种方法有一天可以提高肿瘤患者或切除原发肿瘤患者的治疗效果。
这项研究发表在《科学转化医学》上，主要研究两种特定类型的黑色素瘤和乳腺癌，但这种方法可以在其他组织类型中发挥作用。此外，研究表明，这种联合治疗的局部分娩可以显著地抑制原发肿瘤被手术切除后的癌症复发。
“我们创造了一种简单的方法，利用肿瘤的生物学特性和我们对外来入侵的天然防御，以抑制肿瘤的发展和有限的副作用。”资深ZhenGu博士说。“在人类临床试验之前，我们还有很多工作要做，但我们认为这种方法大有希望。”
在我们的身体里，正常的细胞会从它们的典型形态和功能中变异。值得庆幸的是，随着我们的免疫系统让正常细胞沿着并执行重要的生物功能，突变的细胞被识别和摧毁。然而，不幸的是，这些细胞可以劫持系统设计来发送它们。如果这种情况发生，这些癌细胞就会变得几乎无法检测，可以自由地增殖，并且能够形成肿瘤。
免疫疗法试图重置我们的免疫反应，以识别这些劫机者的癌细胞。例如，免疫检查点阻断(ICB)疗法针对的是细胞死亡的细胞通路;这些疗法触发了这种途径，使癌细胞死亡。这种疗法已经显示出治疗各种癌症的巨大潜力，如黑色素瘤、肾癌、头颈癌、膀胱癌、非小细胞肺癌。但也会有麻烦的副作用，包括启动免疫系统攻击健康组织。通常这种免疫疗法不起作用，因为许多肿瘤缺乏特定的特性，以便免疫疗法识别并攻击癌细胞作为敌人。这些肿瘤被称为低免疫原性肿瘤。
如果他们先用化疗来治疗肿瘤，免疫治疗效果会更好。但是，这种方法对于低免疫原性肿瘤患者来说是不够的。因此，科学家们一直在设计各种方法使免疫疗法更加有效。例如，科学家正在利用运送系统直接将药物和免疫疗法运送到肿瘤部位，以提高治疗效果，减少身体其他部位的毒性。
为此，UNC和NC州立大学的研究人员开发了一种他们称之为生物保护的支架系统。本质上，它是一种水凝胶-一种可以被药物治疗的聚合网络。
诀窍在于，一旦生物相容的聚合物和它的交联剂混合在一起，这种凝胶就能迅速在体内形成，我们确保了其中一种药物可以被活性氧(ROS)分解，而活性氧是细胞新陈代谢的一种天然化学副产品。在癌症的背景下，高水平的ROS是肿瘤发展和生长的主要因素。
研究人员用一种化学疗法的吉西他滨和一种免疫治疗药物，抗PD-L1阻断抗体，将水凝胶支架装入。当注射到肿瘤中时，这种凝胶促进了免疫疗法能够识别的肿瘤特征。然后，在对肿瘤中高度丰富的ROS的反应中，支架逐渐分解，首先释放了吉西他滨，然后是抗PD-L1。
“细胞毒性化疗可首先杀死一些癌细胞，并提高肿瘤对ICB治疗的敏感性，从而刺激ICB治疗的有效性，”合著者Gianpietro多蒂说,微生物学和免疫学教授博士,北卡罗来纳大学医学院和UNCLineberger综合癌症中心的成员。“随着凝胶的降解，肿瘤部位的ROS水平可以降低，这也有助于抑制肿瘤的生长。”
UNC/NC国家的科学家们测试了这种治疗gel介导的方法对抗两种癌症——B16F10黑素瘤和4T1乳腺癌，后者是低免疫原性的。该方法能有效地使肿瘤微环境易于治疗。当有效载荷释放后，肿瘤显著减少。然后，研究人员在切除原发肿瘤后，在手术部位进行了水凝胶支架的实验。他们目睹了癌症复发的显著抑制。
“关于这种方法的潜力，科学家应该进一步研究使用凝胶支架的生物相容性，以获得临床效益，”Gu说。“同时，我们将优化组合药物的剂量和治疗频率。”
