“藥食同源”指,許多食物即藥物,它們之間并無絕對的分界線,古代醫學家將中藥的“四性”、“五味”理論運用到食物之中,認為每種食物也具有“四性”、“五味”!八幨惩础笔钦f中藥與食物是同時起源的。近年來,“藥食同源”的理念再次被國際前沿醫學所關注。2022年,《Nature Medicine》特別報道“A Food is Medicine approach to achieve nutrition security and improve health”指出:食物既是營養來源,也是潛在的“藥物”,合理的飲食干預能夠有效改善免疫平衡、降低慢性疾病風險。在這一背景下,微藻富含各類營養活性物質,是迄今為止所發現的含有營養素最豐富的食物之一,部分微藻已批準為新資源食品。微藻作為兼具營養與藥理活性的天然資源,正成為“藥食同源”產業的重要組成部分。螺旋藻、小球藻、雨生紅球藻等,不僅富含蛋白質、多糖、藻藍蛋白、蝦青素和不飽和脂肪酸,還被驗證具有免疫調節、抗氧化、抗炎等多重功效,被譽為“綠色健康寶庫”。
癌癥治療已經進入免疫治療時代。然而,在臨床獲益的同時,卻也避免不了免疫治療相關毒副反應的增加以及少數情況下可能危及生命,造成不能手術、延遲手術及增加術后并發癥的可能。雖然免疫聯合化療與單純化療相比,絕大多數3級-4級不良反應發生率沒有顯著意義的上升,但免疫相關不良反應(immune-related adverse events, irAE),尤其是免疫相關肺炎、心臟毒性、消化道毒性及其他少見但嚴重毒性等已經嚴重影響患者的預后,約54%~76%的癌癥患者出現免疫相關不良事件(irAE)。
目前對于免疫相關不良反應的具體發生機制尚不十分明確,一些主要的潛在機制包括T細胞對抗存在于腫瘤和正常組織上的抗原的活性增強;已存在的自身免疫抗體;炎癥細胞因子水平增高;細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4( CTLA-4)抗體與表達CTLA-4抗體的正常組織直接結合的成分介導的免疫反應增強。然而,激活的免疫系統也可能會攻擊人體正常的器官系統,引起一系列的irAE,常見的irAE包括皮膚毒性、內分泌毒性、肝臟毒性、胃腸道毒性、肺毒性、骨骼肌肉毒性、輸液反應,少見的irAE包括神經毒性、血液毒性、腎臟毒性、心臟毒性、眼毒性等。
近日,浙江大學周民教授團隊在國際頂級期刊《Cell》子刊《Cell Biomaterials》 發表了題為 “Enhancing Anti-Tumor Immunity and Reducing Toxicity: A Medicine and Food Homology Formula for ICB Therapy” 的研究論文。團隊從“藥食同源”理念出發,創新性地開發了一種基于微藻和中藥有效成分的口服共遞送微球(CV/APS-MSs),將普通小球藻(Chlorella vulgaris, CV)與中藥黃芪主要有效成分-黃芪多糖(Astragalus polysaccharides, APS)協同封裝,實現了增強免疫檢查點阻斷(ICB)療效并顯著降低毒性的雙重作用。該研究不僅驗證了小球藻與黃芪多糖協同增強免疫治療療效并降低毒性的作用,也首次凸顯了微藻作為 “藥食同源”產品的獨特價值。未來,微藻有望與多糖類、抗炎營養素等協同應用,成為“食物即藥物(Food is medicine)”理念的重要組成,為綠色、安全、長效的健康干預開辟新路徑。

課題示意圖:CV/APS-MSs 聯合免疫檢查點抑制劑提升抗腫瘤療效并降低免疫相關不良反應的機制示意圖。
1.CV/APS-MSs 的制備與表征
利用微流控技術將小球藻(CV)與黃芪多糖(APS)共同包封于透明質酸甲基丙烯;铮HAMA)微球內,形成規則均一的球形結構。該系統顯著保護活性成分免于胃降解,實現結腸靶向釋放(>75% 藥物在結腸釋放),并保持小球藻的熒光特性及活性。

圖1 CV/APS-MSs 的制備與表征
2.CV/APS-MSs 的抗氧化與抗腫瘤作用
CV/APS-MSs 結合了 CV 和 APS 的抗氧化優勢,顯著清除 ·OH、H2O2 和
O2·?,有效降低 LPS 刺激下腸上皮細胞(IEC-6)的 ROS 水平并保護細胞活性。在黑色素瘤細胞(B16F10)中,CV/APS-MSs 顯著抑制腫瘤細胞增殖并誘導細胞死亡,同時對正常細胞無明顯毒性。

圖2 CV/APS-MSs 的抗氧化與抗腫瘤作用
3.CV/APS-MSs 的體內分布與降解
小球藻的葉綠素紅色熒光與FITC 模擬 APS 雙通道成像顯示,CV/APS-MSs 在胃和回腸穩定存在,4 h 后主要分布于盲腸與結腸,并在 24 h 后仍可檢測到。微球在結腸內降解釋放內容物,無其他主要臟器分布,表現出良好口服安全性。

圖3 CV/APS-MSs 的體內分布與降解
4.緩解ICB 誘導的結腸炎
在DSS + α-CTLA-4/α-PD-1 誘導的免疫檢查點抑制劑(ICB)相關結腸炎模型中,CV/APS-MSs 顯著改善體重下降、直腸出血、結腸縮短和脾臟腫大。病理和免疫組化顯示其有效減輕上皮損傷、炎細胞浸潤及 TNF-α、IL-6、IL-1β 表達。

圖4 緩解 ICB 誘導的結腸炎
5.提高黑色素瘤肺轉移模型中ICB 療效并降低 irAEs
在B16F10 肺轉移模型中,CV/APS-MSs 聯合 ICB 顯著抑制腫瘤生長(抑瘤率達 99.4%),明顯減少肺部轉移灶數量與肺重量,顯示出對晚期黑色素瘤的強效抑制作用。

圖5 提高黑色素瘤肺轉移模型中 ICB 療效
6.緩解irAEs 并增強抗腫瘤免疫反應
該聯合治療顯著緩解ICB 引起的結腸炎和脾腫大,同時提高 CD8+/CD4+ 比例,增強效應性細胞因子 TNF-α、GZMB、IFN-γ 的產生,并抑制 Treg 的比例,提示其在提升療效的同時有效降低免疫相關不良反應。

圖6 緩解 irAEs 并增強抗腫瘤免疫反應
7.調節ICB 治療下的腸道菌群
16S rDNA 測序顯示,CV/APS-MSs 增加益生菌 Lactobacillus 和 Faecalibaculum 的豐度,降低與菌群失衡相關的 Proteobacteria、革蘭陰性菌及生物膜形成能力,從而改善菌群結構并增強免疫反應。

圖7 調節 ICB 治療下的腸道菌群
8.糞菌移植FMT/ABX 實驗證實菌群關鍵作用
糞菌移植(FMT)可復制 CV/APS-MSs 的促療效與減毒作用,而抗生素(ABX)干擾則顯著削弱其抗腫瘤和抗炎效果,提示腸道菌群調節是 CV/APS-MSs 發揮作用的核心機制。

圖8 FMT/ABX 實驗證實菌群關鍵作用
9.FMT 與 ABX 對菌群組成的影響
FMT 組乳酸桿菌與糞桿菌豐度顯著高于 FMT+ABX 組,后者致病菌比例升高,提示抗生素可破壞益生菌優勢,削弱免疫調控與抗炎效果。

圖9 FMT 與 ABX 對菌群組成的影響
10. 生物安全性評估
長期口服CV/APS-MSs 不影響血常規、肝腎功能,各主要臟器及胃腸道組織未見病理損傷,顯示其良好的生物相容性與安全性。

圖10 生物安全性評估
研究總結:本研究以“藥食同源”為切入點,揭示了微藻與多糖協同應用在免疫治療中既能增強療效、又能降低毒性的潛力。本研究實現了微藻傳統定位(作為營養補充)概念到醫學精準治療(作為藥物/藥物載體)科技升級。微藻不僅富含優質營養成分,還具備免疫調節和抗炎等多重活性,并能夠與多糖類、抗炎保健品等典型藥食同源成分協同作用,為“食物即藥物(Food is medicine)”理念的實踐開辟了新方向。
該論文第一作者為浙江大學轉化醫學研究院博士生王若溪和博士后鐘丹妮、博士生金康裕,浙江大學周民教授為通訊作者。上述研究得到了國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金、浙江省領軍創新創業團隊引進計劃等基金項目的大力支持。
論文鏈接:https://www.cell.com/cell-biomaterials/fulltext/S3050-5623(25)00173-4
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