近年来，能够产生或递送肿瘤抗原并高效激活患者先天免疫系统的治疗性肿瘤疫苗在癌症治疗方面展现出巨大的潜力，包括肿瘤细胞来源疫苗、树突细胞疫苗、多肽疫苗、以及mRNA疫苗等。然而上述疫苗受到抗原负载量低、免疫激活不足、肿瘤内免疫耐受等限制，导致其临床应用仍具挑战。将肿瘤疫苗和免疫检查点抑制剂联合应用虽可以提高治疗效果，但由于制备过程复杂、成本高昂、耗时耗力、特异性不足等问题，临床联合应用仍存在诸多限制。

基于此，上海交通大学张川教授和上海交通大学医学院附属第六人民医院郭园园助理研究员团队开发了一种多功能可注射核酸水凝胶作为原位肿瘤疫苗，用于抗肿瘤免疫治疗研究。该核酸水凝胶以硫代核酸分子作为载体材料，通过共价偶联和非共价自组装相结合的方式负载三大功能组分：免疫原性细胞死亡诱导剂SN38、免疫激动剂CpG序列、以及免疫检查抑制剂PD-L1 siRNA（siPD-L1），以实现联合抗肿瘤免疫治疗。核酸水凝胶制备过程和作用原理如下图所示，首先将能够诱导肿瘤细胞免疫原性死亡的疏水性化疗药物SN38通过硫代磷酸酯功能基团定点接枝于核酸骨架上，这种方式不仅显著提高了SN38的水溶性，还能保证核酸序列的分子识别功能不受影响，进而能够通过序列设计自组装形成负载SN38的Y-型组装模块（Y-motif）。而CpG序列则直接设计在Y-motif一条组分核酸序列的末端，通过碱基互补配对组装后得到含有SN38和CpG双功能组分的Y-motif（SN38, CpG-Y-motif）结构单元。有趣的是，所制备的Y-motif每个分支都含有一个粘性末端结构。进一步地，研究团队通过在siPD-L1功能RNA序列两端设计与上述粘性末端互补的核酸序列作为交联分子，在缓冲溶液中通过和SN38,CpG-Y-motif简单混合即可制备同时负载SN38、CpG、siPD-L1的三合一可注射核酸水凝胶，制备过程简单高效，不需要复杂的制备步骤。

由于负载了高效的抗肿瘤药物SN38，在肿瘤原位接种后，所制备的三合一核酸水凝胶可直接对肿瘤细胞进行杀伤，肿瘤组织免疫组化分析结果表现出显著的免疫原性死亡特征，表明肿瘤细胞可原位转化为特异性肿瘤相关抗原，实现肿瘤组织原位疫苗化。同时，所负载的CpG免疫激动剂则可诱导机体产生强烈的免疫效应，血清中炎症因子表达量显著增高。激发免疫后，研究团队证实肿瘤周围淋巴组织中树突状细胞熟化程度显著提高，抗原加工与呈递效率增加，表现为肿瘤浸润性细胞毒性T细胞含量增加。此外，由于负载了靶向PD-L1的siRNA，该核酸水凝胶还能够有效敲低肿瘤细胞表面免疫检查点PD-L1的表达，逆转肿瘤免疫抑制微环境，促进活化免疫细胞发挥肿瘤杀伤作用。以上三者协同作用，产生最强的抗肿瘤免疫治疗效果。

最终，作者利用B16F10双侧肿瘤模型评估该核酸凝胶疫苗的体内抗肿瘤药效。结果表明，在初级瘤中接种三合一核酸水凝胶后，可原位杀伤肿瘤细胞并将其疫苗化，不仅显著抑制初级肿瘤生长，所产生的免疫效应还能显著抑制远端瘤生长。

本报道中，所制备的三合一多功能可注射核酸凝胶不仅制备方法简单高效，还可发挥良好的协同癌症免疫治疗效果，为all-in-one原位癌症疫苗的开发提供了一种新的策略。