Nature Nanotech | 個體化納米疫苗獲得新進展!

發布時間:2020-11-09 16:57     文章來源:未知     作者:百替生物

在各種類型的癌癥免疫療法中,癌癥疫苗可以誘導腫瘤特異性免疫反應。為了激活和擴增腫瘤特異性T細胞,基于納米顆粒(NP)的疫苗(納米疫苗)的最新進展集中在將腫瘤特異性抗原和佐劑共遞送到抗原呈遞細胞(APCs)如樹突狀細胞(DC)上。在此過程中,專職性DC通過主要組織相容性復合體I類(MHC-I)抗原呈遞途徑進行抗原的胞質遞送和交叉呈遞對于觸發強大的抗腫瘤反應至關重要。因此,為了制造有效的癌癥納米疫苗,至關重要的是開發既能充當免疫佐劑,還能夠將抗原直接穿梭到APC細胞質中的抗原載體。

近日,蘇州大學劉莊教授、彭睿教授和華東師范大學程義云教授等人在《Nature Nanotechnology》上發表了題為:A general strategy towards personalized nanovaccines based on fluoropolymers for post-surgical cancer immunotherapy的文章,利用氟化樹枝狀大分子和聚乙烯亞胺(PEI)作為遞送抗原的載體,來制備具有有效抗原交叉呈遞的腫瘤納米疫苗,并期望實現有效的針對患者的手術后免疫療法。

研究者通過將兩種氟代烷通過胺-環氧化物反應接枝到聚乙烯亞胺(PEI)上,形成F7-PEI和F13-PEI,然后在簡單混合后即可與蛋白質抗原或腫瘤細胞膜抗原自組裝,形成157-250 nm大小均勻,電位為+50 mV的NPs。
繼而研究了F-PEI/OVA NPs與小鼠骨髓來源的樹突狀細胞(BMDC)的相互作用,研究發現,氟化的PEI(F13-PEI/OVA和F7-PEI/OVA)細胞毒性較低,而且可以促進DC細胞成熟(即上調了共刺激分子(CD80,CD86,CD40和MHC-II)),并高水平的刺激腫瘤壞死因子-α(TNF-α),白介素-6的產生(IL-6)和IL-12p70。經對比,F13-PEI / OVA和F7-PEI / OVA的最佳F-PEI:OVA比為1:1,兩者均可觸發有效的DC成熟,但是前者F13-PEI / OVA可以更有效地誘導抗原交叉呈遞,并觸發隨后的OVA特異性T細胞反應。
研究人員隨后研究了這種基于氟聚合物的NP促進交叉提呈和DC成熟的潛在機制。經研究發現,F-PEI和F-PEI/OVA通過TLR4信號通路激活DC,尤其是在攜帶OVA時。而且F-PEI遞送可以進行溶酶體逃逸,這對于抗原的釋放是非常有利的。
對于溶酶體逃逸的機制可能是PEI主鏈的pH緩沖機制,此外,氟烷基鏈也可能在其中發揮主要作用,因為氟烷基鏈既疏水又疏脂,它很容易通過疏水相互作用與膜脂質融合,而它們的疏脂特性可確保氟烷基鏈在脂質膜上快速擴散。
圖|納米疫苗在體外的DC活化
在體內,整體效果與體外的結果一致,與其他組別相比,經F13-PEI / OVA免疫的小鼠在60天之內保持了37.5%的高存活率,說明這種制劑可以引起高水平的抗腫瘤T細胞應答,這導致對已建立的B16-OVA腫瘤的有效抑制,這也證明了F13-PEI / OVA作為治療性癌癥疫苗的潛力。

為了驗證納米疫苗對術后腫瘤復發和轉移的治療作用,研究還建立了多種腫瘤模型以供驗證。為了更加接近臨床研究,研究人員收集了術中切除的腫瘤細胞膜作為腫瘤抗原,并同F13-PEI一道形成納米疫苗(F13-PEI/Mem)。實驗發現,F13-PEI/Mem能夠有效延阻腫瘤生長,而結合免疫檢查點抑制劑anti-PD1進行協同治療后,抗癌效力得到了進一步的加強。此外,為了跟蹤評價腫瘤細胞的轉移,研究還對轉移腫瘤模型小鼠進行體內生物發光成像表征。成像觀測發現,F13-PEI/Mem能夠一定程度上延遲腫瘤轉移,特別是結合了anti-CTLA4免疫檢查點抑制劑療法后,小鼠的腫瘤轉移得到了顯著的抑制,其在120天內的生存率也顯著增加至62.5%。這些實驗表明,納米疫苗與免疫檢查點抑制劑療法的結合能夠有效抑制術后的遠端瘤生長和腫瘤轉移。

在這項工作中,研究人員發展了一種基于氟烷接枝陽離子聚合物的納米疫苗制備新策略。這一聚合物能夠與蛋白質抗原或者細胞膜抗原通過簡單混合形成尺寸均一的納米顆粒。更重要的是,這一含氟聚合物基的納米疫苗能夠以優異的效率觸發抗腫瘤免疫反應,結合免疫檢查點抑制劑治療后,納米疫苗可以有效抑制術后遠端瘤生長和腫瘤轉移。因此,該研究認為抗癌疫苗和免疫檢查點抑制劑療法的協同治療能夠推動術后免疫治療的進一步臨床轉化。
參考文獻:
[1] Xu J., et al. A general strategy towards personalized nanovaccines based on fluoropolymers for post-surgical cancer immunotherapy. Nat. Nanotechnol., 2020. DOI: 10.1038/s41565-020-00781-4.

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