研究人员开发出一种可在注射部位通过化学反应就地产生氧气的癌症疫苗。它一方面改善免疫细胞所处的缺氧环境，一方面充当T细胞的"训练场"，教它们识别并攻击肿瘤细胞。在前列腺癌小鼠模型中，该疫苗减缓了肿瘤生长，并将生存期从47天延长至76天。相关论文近日发表于Cell Biomaterials。
论文由Bouvé健康科学学院（Bouvé College of Health Sciences）教授、药学与生物医学科学研究生项目主任Stephen Hatfield团队完成，第一作者是不久前获得化学工程博士学位的Alexandra Nukovic。
免疫系统依靠T细胞等专职"战斗员"对抗癌症，而发起这场攻击需要氧气。问题在于，多数肿瘤内部都存在氧含量极低的区域。Hatfield解释说，这种被称为缺氧（hypoxia）的状态是癌症的一件隐形武器，免疫系统的攻势往往还没开始就被它瓦解。
低氧会导致腺苷（adenosine）蓄积——正是这种化学物质在大脑中传递困倦信号。在肿瘤中，腺苷会抑制T细胞，等于让它们在战壕里睡了过去。
"这里面本来有一些T细胞，它们应该识别并摧毁肿瘤细胞，但它们没有这么做。"Hatfield说。他指的正是让T细胞停摆的低氧肿瘤环境。
缺氧甚至会导致免疫队伍内部"倒戈"。丹麦生物技术公司Kripthonite Therapeutics联合创始人Kristian Mark Jacobsen指出，在低氧条件下，被称为巨噬细胞（macrophages）的免疫细胞有时会从抗癌者变成护瘤者，反过来庇护它们本该攻击的敌人。
更棘手的是，疫苗本身虽是一种有前景的治疗策略，却也伴随着注射部位的缺氧——密集的细胞活动会消耗掉氧气，反而妨碍疫苗本想激发的那种免疫应答。
Hatfield团队开发的新平台针对的正是这一点。通过在局部产生氧气，它让免疫细胞在奔赴肿瘤之前先进入最佳战斗状态。到了肿瘤那里，缺氧依然等着它们，但此时它们已经装备得更好。
这种疫苗的载体是一种冷冻凝胶（cryogel），一种孔隙相互连通的柔软材料。Nukovic介绍，"cryo"意为寒冷，这一名称源于它是在零下20摄氏度条件下成型的。"取出来解冻之后，它非常像海绵。"她说。
冷冻凝胶还具有形状记忆，可以被压缩后穿过注射器针头，到了另一侧又会弹回原状。Nukovic解释，这意味着只需要扎一针，无需手术植入。
用氧气对抗缺氧的思路，源自Hatfield团队十多年前的一项突破性发现。他们2015年在《科学-转化医学》（Science Translational Medicine）上报告，仅仅通过呼吸富氧空气，就能减轻肿瘤部位的缺氧，让T细胞的战斗力增强。
"当时引起了很大的兴奋。"Hatfield回忆。靠多吸氧来对抗癌症，其吸引力不难理解。但后来发现，对于富氧血液难以抵达的那些癌症，单靠呼吸并不能缓解缺氧。
新疫苗换了一个切入角度：不再试图把氧气泵向肿瘤本身，而是从一开始就让细胞处在有利位置。
不过，氧气只是这一策略的一半。冷冻凝胶中的孔隙网络同时充当一个微型训练站，免疫细胞可以进入其中的"房间"，在那里接触到抗原（antigens）——这些蛋白质教会T细胞识别癌细胞，并将其列为清除目标。
在由前列腺癌细胞成瘤的小鼠中，疫苗减缓了肿瘤生长，并把生存期从47天延长至76天。
在生物医学研究机构威斯塔研究所（The Wistar Institute）研究员Nan Zhang看来，这一方法代表了抗癌思路的一种转变：它不再把强烈的免疫应答当作终点，而是追问这种应答能否真正转化为一次成功的攻击。
"疫苗可以教会T细胞识别癌症，但这些细胞仍然需要抵达肿瘤，并且在抵达之后保持有效。"他说，"重要的一环不只是告诉免疫系统该攻击什么，还要创造出让它能够成功的条件。"
Hatfield表示，用与冷冻凝胶类似的材料制成的疫苗已经积累了良好的安全性记录。在小鼠实验取得积极结果之后，他的团队正在对疫苗作进一步优化，目标是最终开展人体试验。
参考文献：Alexandra Nukovic et al, Oxygen-generating cryogel vaccines help overcome tumor antigen tolerance and induce durable antitumor immunity in prostate cancer, Cell Biomaterials (2026). DOI: 10.1016/j.celbio.2026.100578
编辑：王洪
排版：李丽
评论 (0)