解決癌癥的術(shù)后轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)問題一直是癌癥治療領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)之一。而作為新興的治療方式，免疫療法在近年發(fā)展迅速，特別是越來越多的報(bào)道發(fā)現(xiàn)，術(shù)后的免疫治療或許能夠降低癌癥復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)。然而，為了保證抗癌效果，免疫療法的治療效力仍然需要進(jìn)一步的優(yōu)化和改善。例如，作為癌癥免疫療法的一種類型，癌癥疫苗能夠通過引發(fā)腫瘤特異性的免疫反應(yīng)來達(dá)到治療效果。為了活化腫瘤特異性T細(xì)胞，近來的研究開發(fā)了納米疫苗，可共遞送腫瘤特異性抗原和佐劑至樹突細(xì)胞等抗原遞呈細(xì)胞（APCs）。而在這一過程中，抗原的胞內(nèi)遞送和交叉遞呈對(duì)于觸發(fā)強(qiáng)效的抗腫瘤反應(yīng)是必不可少的。因此，設(shè)計(jì)可將抗原直接遞送到APCs胞質(zhì)并且自身可作為免疫佐劑的載體意義重大。
近期，蘇州大學(xué)的劉莊、彭睿以及華東師范大學(xué)的程義云等人將含氟聚合物與模型抗原卵清蛋白（OVA）混合形成納米顆粒，可以誘導(dǎo)樹突細(xì)胞成熟并提高抗原到樹突細(xì)胞胞質(zhì)的輸運(yùn)能力，從而實(shí)現(xiàn)高效的抗原交叉遞呈并抑制腫瘤生長(zhǎng)。更重要的是，將含氟聚合物與腫瘤細(xì)胞膜混合，并在免疫檢查點(diǎn)抑制療法的協(xié)同下，可抑制術(shù)后腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。因此，研究認(rèn)為這項(xiàng)工作為制備可阻止術(shù)后癌癥復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的納米疫苗提供了一種簡(jiǎn)單通用策略。相關(guān)工作以“A general strategy towards personalized nanovaccines based on fluoropolymers for post-surgical cancer immunotherapy”為題發(fā)表在Nature Nanotechnology。
可遞送抗原的含氟聚合物
研究首先合成了兩種氟烷接枝的聚乙烯亞胺（F7-PEI和F13-PEI），發(fā)現(xiàn)這些聚合物能夠與蛋白質(zhì)抗原OVA混合進(jìn)行自組裝形成納米顆粒（F-PEI/OVA NPs）。這些納米顆粒水合粒徑在157-250納米范圍內(nèi)，zeta電位則在+50mV左右。隨后，研究人員研究了這些納米顆粒與樹突細(xì)胞的作用。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)7-PEI或者F13-PEI處理過的小鼠骨髓源樹突狀細(xì)胞（BMDCs）均能上調(diào)共刺激分子如CD80等，特別是當(dāng)F-PEI和OVA質(zhì)量比為1:1時(shí)，共刺激分子上調(diào)表現(xiàn)最為明顯。不僅如此，F(xiàn)13-PEI處理的BMDCs表面還出現(xiàn)了高水平的SIINFEKL遞呈（F-PEI:OVA為1:1時(shí)，水平最高），說明F13-PEI能夠有效促進(jìn)抗原交叉遞呈。這些數(shù)據(jù)均表明，具有特定F-PEI:OVA質(zhì)量比的納米疫苗能夠觸發(fā)有效的樹突細(xì)胞活化，并且隨著含氟量的增加納米疫苗誘導(dǎo)抗原交叉遞呈的效果也更好。進(jìn)一步地機(jī)理研究表明，氟烷接枝的聚乙烯亞胺能夠觸發(fā)激活TLR4，從而提高樹突細(xì)胞的TLR4依賴內(nèi)吞作用，并在多種內(nèi)吞途徑的作用下最終促進(jìn)了OVA的胞內(nèi)遞送。
圖1?納米疫苗的制備、表征及其樹突細(xì)胞活化作用
納米疫苗引發(fā)強(qiáng)效的活體免疫反應(yīng)
之后研究評(píng)價(jià)了納米疫苗的免疫功效。在活體實(shí)驗(yàn)中，研究觀察到了抗原特異性T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)。在這一過程中，T細(xì)胞能夠通過分泌IFN-γ來快速清除具有表面抗原的細(xì)胞。在F13-PEI/OVA納米疫苗處理的小鼠脾臟發(fā)現(xiàn)OVA多肽、IFN-γ+CD8+T細(xì)胞的相對(duì)比例等指標(biāo)均有顯著增加，證明F13-PEI/OVA納米疫苗能夠引發(fā)抗原特異性T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)。此外，與其他實(shí)驗(yàn)對(duì)照組相比，經(jīng)過F13-PEI/OVA免疫的小鼠生存率在60天時(shí)還高達(dá)37.5%，進(jìn)一步展現(xiàn)了F13-PEI/OVA作為癌癥疫苗的潛力。
圖2納米疫苗觸發(fā)活體免疫反應(yīng)
納米疫苗治療術(shù)后遠(yuǎn)端腫瘤和腫瘤轉(zhuǎn)移
為了驗(yàn)證納米疫苗對(duì)術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的治療作用，研究還建立了多種腫瘤模型以供驗(yàn)證。為了更加接近臨床研究，研究人員收集了術(shù)中切除的腫瘤細(xì)胞膜作為腫瘤抗原，并同F(xiàn)13-PEI一道形成納米疫苗（F13-PEI/Mem）。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F13-PEI/Mem能夠有效延阻腫瘤生長(zhǎng)，而結(jié)合免疫檢查點(diǎn)抑制劑anti-PD1進(jìn)行協(xié)同治療后，抗癌效力得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。此外，為了跟蹤評(píng)價(jià)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，研究還對(duì)轉(zhuǎn)移腫瘤模型小鼠進(jìn)行體內(nèi)生物發(fā)光成像表征。成像觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)13-PEI/Mem能夠一定程度上延遲腫瘤轉(zhuǎn)移，特別是結(jié)合了anti-CTLA4免疫檢查點(diǎn)抑制劑療法后，小鼠的腫瘤轉(zhuǎn)移得到了顯著的抑制，其在120天內(nèi)的生存率也顯著增加至62.5%。這些實(shí)驗(yàn)表明，納米疫苗與免疫檢查點(diǎn)抑制劑療法的結(jié)合能夠有效抑制術(shù)后的遠(yuǎn)端瘤生長(zhǎng)和腫瘤轉(zhuǎn)移。
圖3?納米疫苗與免疫檢查點(diǎn)抑制劑療法的結(jié)合能夠治療術(shù)后腫瘤轉(zhuǎn)移
結(jié)論
在這項(xiàng)工作中，研究人員發(fā)展了一種基于氟烷接枝陽(yáng)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(zhì)抗原或者細(xì)胞膜抗原通過簡(jiǎn)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(yōu)異的效率觸發(fā)抗腫瘤免疫反應(yīng)，結(jié)合免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療后，納米疫苗可以有效抑制術(shù)后遠(yuǎn)端瘤生長(zhǎng)和腫瘤轉(zhuǎn)移。因此，該研究認(rèn)為抗癌疫苗和免疫檢查點(diǎn)抑制劑療法的協(xié)同治療能夠推動(dòng)術(shù)后免疫治療的進(jìn)一步臨床轉(zhuǎn)化。
參考文獻(xiàn)：
A general strategy towards personalized nanovaccines based on fluoropolymers for post-surgical cancer immunotherapy
文獻(xiàn)鏈接：
