肾细胞癌（Renal Cell Carcinoma, RCC）是一种免疫原性较强的肿瘤，其特点是免疫抑制细胞广泛浸润和免疫抑制性肿瘤微环境（TME）。尽管手术切除是常见的治疗方法，但术后肿瘤复发和转移的风险较高，且对传统化疗和放疗的响应有限。近年来，免疫治疗成为RCC治疗的新方向，但现有的免疫治疗策略在实体瘤中的效果仍不理想。巨噬细胞在肿瘤微环境中扮演着重要角色，其表型可从促肿瘤的M2型转变为抗肿瘤的M1型。然而，CAR-Ms在免疫抑制的肿瘤微环境中容易重新分化为M2样表型，限制了其抗肿瘤效果。因此，如何通过工程化手段增强CAR-Ms的抗肿瘤活性并维持其M1表型成为研究的关键。

山东大学姜新义、史本康、荆卫强等人开发了一种新型的嵌合IL-2信号受体（CSR），它能够增强CAR巨噬细胞（CAR-Ms）在肾细胞癌中的抗肿瘤活性。这项研究通过创新的CSR设计和circRNA技术，结合水凝胶的局部给药系统，为实体瘤的免疫治疗提供了一种新的思路。通过在动物模型中验证其抗肿瘤效果和安全性，为未来临床试验的开展奠定了基础。相关内容以“An in situ engineered chimeric IL-2 receptor potentiates the tumoricidal activity of proinflammatory CAR macrophages in renal cell carcinoma”为题，在《Nature Cancer》发表研究论文。

 【研究方法】

CSR的设计：研究人员设计了一种嵌合IL-2信号受体（CSR），通过将IL-2受体与TLR4受体融合，使CAR-Ms能够通过外源IL-2激活TLR4信号通路，从而诱导M1表型的极化。

circRNA的构建：利用circRNA的稳定性和翻译潜力，研究人员构建了编码CSR和抗CA9 CAR的circRNA。

LNP递送系统：开发了一种基于脂质纳米颗粒（LNPs）的递送系统，用于将circRNA高效导入巨噬细胞。

水凝胶介导的联合治疗：通过水凝胶将LNPs和IL-2联合应用于肾癌动物模型，以重塑免疫抑制的肿瘤微环境。

【主要内容】

图1 CSR的设计与功能验证

图中展示了嵌合IL-2R–TLR4信号受体（CSR）的设计和功能验证。研究人员通过将IL-2受体的胞外段与TLR4受体的胞内段融合，构建了CSR，并利用circRNA技术将其导入巨噬细胞。实验结果表明，CSR能够被外源IL-2激活，进而激活下游的NF-κB、JNK和p38信号通路，诱导巨噬细胞向抗肿瘤的M1表型极化，为后续的巨噬细胞重编程和功能重塑奠定了基础。

图2 LNP水凝胶递送系统的构建与表征

研究人员合成了一种新型的离子化脂质NMS-C9H19，并通过微流体技术制备了LNPs，优化了其配方以提高转染效率。此外，他们还开发了一种基于氧化透明质酸和改性明胶的水凝胶，用于包裹LNPs和IL-2，实现药物的缓释和局部递送。实验结果表明，这种水凝胶具有良好的机械稳定性和注射性，能够在体外持续释放药物。

图3 CAR和CSR在巨噬细胞中的表达及功能

图中展示了CAR和CSR在巨噬细胞中的表达情况以及其对巨噬细胞功能的影响。通过流式细胞术和共聚焦显微镜观察到，利用LNP递送的circRNA能够在巨噬细胞中有效表达CAR和CSR。此外，经过CAR和CSR编辑的巨噬细胞在IL-2刺激下表现出增强的M1型巨噬细胞标志物（如CD80）表达，同时降低了M2型标志物（如CD206）的表达。这些巨噬细胞还显示出更强的抗原特异性吞噬能力，能够有效吞噬表达CA9的肿瘤细胞。

图4 体内抗肿瘤效果评估

通过肾癌小鼠模型评估了CSR-mLNP+CAR-mLNP/IL-2@凝胶治疗的体内抗肿瘤效果。实验结果显示，接受联合治疗的小鼠肿瘤生长显著受到抑制，肾脏重量减轻，且生存期显著延长。生物发光成像（BLI）和超声成像结果也表明，联合治疗组的小鼠肿瘤负荷最低，说明该治疗策略在体内具有显著的抗肿瘤活性。

图5 肿瘤微环境中巨噬细胞的极化和吞噬活性

进一步分析了CSR-mLNP+CAR-mLNP/IL-2@凝胶治疗对肿瘤微环境中巨噬细胞极化和吞噬活性的影响。流式细胞术结果显示，联合治疗显著增加了肿瘤组织中M1型巨噬细胞的比例，同时降低了M2型巨噬细胞的比例。此外，经过治疗的巨噬细胞能够更有效地吞噬肿瘤细胞，导致肿瘤组织中hCA9+肿瘤细胞的比例显著降低，表明该治疗策略能够有效重塑肿瘤微环境中的巨噬细胞表型，增强其抗肿瘤功能。

图6 术后局部注射治疗的抗肿瘤效果

图中展示了在肾癌部分切除术后，局部注射CSR-mLNP+CAR-mLNP/IL-2@凝胶的抗肿瘤效果。实验结果表明，术后局部注射联合治疗能够显著抑制肿瘤复发，减少肺部转移，并延长小鼠的生存期。组织学分析显示，联合治疗组的手术部位几乎没有肿瘤细胞，而是被成纤维细胞替代，说明该治疗策略在术后局部治疗中具有显著的抗肿瘤效果。

图7 人源化PDX模型中的治疗效果

通过人源化PDX肾癌模型进一步验证了CSR-mLNP+CAR-mLNP/IL-2@凝胶治疗的临床相关性。在该模型中，治疗显著抑制了肿瘤生长，且CAR巨噬细胞主要定位于肿瘤部位，显示出良好的靶向性和较低的非靶向分布。此外，治疗组小鼠的肾脏重量较轻，表明肿瘤负荷较低，进一步证实了该治疗策略在人源化模型中的有效性

【全文总结】

本研究开发了一种新型的嵌合IL-2 信号受体（CSR），通过将 IL-2 受体与 TLR4 受体融合，利用外源 IL-2 激活巨噬细胞的 TLR4 信号通路，诱导其向抗肿瘤的 M1 表型极化。研究人员设计了编码 CSR 和抗 CA9 CAR 的 circRNA，并通过脂质纳米颗粒（LNPs）将其高效导入巨噬细胞。此外，他们还开发了一种水凝胶系统，用于局部递送 LNPs 和 IL-2，以重塑肿瘤微环境。在体外实验中，CSR 和 CAR 的共表达显著增强了巨噬细胞的吞噬活性和促炎细胞因子分泌。在体内实验中，通过水凝胶局部注射 CSR-mLNPs、CAR-mLNPs 和 IL-2 的联合治疗显著抑制了肾癌小鼠模型的肿瘤生长，减少了肺部转移，并延长了小鼠的生存期。此外，治疗后的巨噬细胞在肿瘤组织中维持 M1 表型，且 CAR 巨噬细胞主要定位于肿瘤部位，显示出良好的靶向性。该研究为肾癌的免疫治疗提供了一种新的策略，并展示了其在其他实体瘤治疗中的潜在应用价值。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s43018-025-00950-1

Tags： 山东大学，最新Nature Cancer，CAR巨噬细胞重塑肿瘤微环境！