癌症疫苗免疫治疗新材料盘点

近日，中科院长春应用化学研究所陈学思院士和宋万通副研究员共同在《Adv. Mater.》上发表了题为“Supramolecular Assembled Programmable Nanomedicine As In Situ Cancer Vaccine for Cancer Immunotherapy”的文章。在这篇文章中作者利用超分子组装的可编程免疫激活纳米药物（PIAN），可用于在静脉内注射后顺序完成多个步骤并且在原位引发强大的抗肿瘤免疫反应。可编程的纳米药物是通过PPCD，CpG/PAMAM-TK-Ad，mPEG TK-Ad之间的相互作用超分子组装构建的。静脉注射并聚集在肿瘤部位后，肿瘤微环境中高水平的活性氧促进了PIAN解离并释放PPCD（介导肿瘤细胞杀伤和抗原释放）和CpG/PAMAM（介导抗原捕获并转移至引流肿瘤的淋巴结）。这导致抗原呈递细胞活化，抗原呈递和强大的抗肿瘤免疫应答。结合抗PD-L1抗体，PIAN可治愈大肠癌模型中40％的小鼠。该文提供了一个用于癌症免疫治疗的原位癌疫苗的新方法。

示意图 用于免疫激活和肿瘤抑制的可编程免疫激活纳米药物（PIAN）制备的示意图。PIAN是通过一个步骤的超分子组装过程，通过β环糊精（β-CD）/金刚烷（Ad）宿主-客体之间的相互作用而制备的。使用的PIAN之后，PIAN会积累在肿瘤组织中并解离以释放PPCD和CpG/PAMAM。PPCD诱导肿瘤细胞死亡和抗原释放，而CpG/PAMAM捕获抗原并促进抗原的摄取和树突状细胞（DC）激活。最后，活化的DC诱发效应T细胞，以进一步杀死肿瘤细胞。

图一,组装组件的制备路线和可编程免疫激活纳米药物（PIAN）的组装结果表征。（a–c）PIAN组装组分的制备过程：PPCD，mPEG-TK-Ad和CpG/PAMAM-TK-Ad。使用动态光散射（d）和zeta电势（e）确定各组分的尺寸；（f）与不同浓度的过氧化氢孵育后，PIAN的直径随时间的变化；（g）PIAN、PIAN与0.1×10-3 M过氧化氢在25 °C下孵育24 h的透射电子显微镜图像，粒子的尺寸大小迅速减小，当过氧化氢浓度增加之后,PIAN迅速解离.

图二，评估细胞摄取，体外细胞毒性和树突状细胞（DC）的激活。（a）Cy5标记的Cy5-PPCD的在37 °C下与CT26细胞孵育1、3或6小时，用流式细胞仪分析在细胞的内在化水平。（b）孵育1、3和6小时后，CT26细胞对Cy5-PPCD细胞摄取的共聚焦激光扫描显微镜图像。（c，d）孵育24小时后，Pt（IV）-COOH和PPCD在不同的Pt浓度下对CT26细胞（c）和B16F10细胞的体外生长抑制活性（n=5）.这些结果表明，从PIAN解离的PPCD被迅速内化到肿瘤细胞中，并有效地对肿瘤细胞产生了抑制生长的作用，导致了肿瘤抗原的释放。(e)在37 °C孵育1 h后，骨髓衍生的树突状细胞（BMDC）对游离Cy5-OVA和Cy5-OVA/PAMAM细胞用流式细胞仪分析内在化水平。（f）BMDC激活实验的示意图。（g）流式细胞仪分析不同处理后BMDC的激（n=3）。抗原代表CT26肿瘤溶解产物。（h）BMDC经过不同处理后，分泌TNF-α和IL-6的水平（n = 3）.这些结果表明，PPCD通过释放负载的Pt药物发挥肿瘤细胞杀伤活性，而CpG/PAMAM有助于DC吸收蛋白质抗原，并与捕获的抗原一起促进DC活化。

图三，可编程的免疫激活纳米药物（PIAN）增强了细胞毒性药物在肿瘤组织中的积累，并增强了免疫佐剂的进入和在肿瘤引流淋巴结（TdLNs）中的保留。（a，b）两种类型的Cy5标记的PIAN（PIAN-C/Cy5（a）和PIAN-P/Cy5（b）的制备示意图。聚PPCD和PAMAM-TK-Ad在均用Cy5标记。（c）在PIAN-C/Cy5注射后4和24小时（每组n=3只小鼠）从携带CT26肿瘤的小鼠中获得的切除的肿瘤和主要器官的离体荧光图像和定量分析结果（每组n=3只小鼠）。（d）释放的PPCD在肿瘤组织中的保留以及释放的CpG/PAMAM排泄到TdLN的示意图。（e）在PIAN-C/Cy5注射后4和24小时（n=每组3只小鼠），从携带CT26肿瘤的小鼠中获得的TdLN的离体荧光图像。（f）在PIAN-P/Cy5注射后4和24小时后，从携带CT26的荷瘤小鼠获得的切除的TdLN的离体荧光图像（n=3每组老鼠）。（g）用树突状细胞（DC）（CD11c，绿色）和4'，6-二mid基-2-苯基吲哚（核，蓝色）的标记染色的TdLN（PIAN-P/Cy5注射后24小时）切片的结果。这些发现表明，一旦PIAN到达肿瘤组织，释放的PPCD就会发挥抗肿瘤作用，而CpG/PAMAM则排入淋巴结以激活DC。

图四，CT26模型中可编程免疫激活纳米药物（PIAN）的体内抑制肿瘤和免疫激活能力。（a）CT26肿瘤模型中磷酸盐缓冲液（PBS），pt，PEG @ PPCD或PIAN的治疗方案。（b，c）接受多种治疗（n=9）方式后携带CT26的小鼠的肿瘤体积（b）和体重（c）的变化图。（d，e）在接受多种治疗方法后的第12天，CT26荷瘤小鼠的肿瘤引流淋巴结（TdLNs）（d）和肿瘤组织的结果图.（e）中的CD4+和CD8+ T细胞以及活化的树突状细胞（DC）的结果图（两者均为n=4）。（f）CD4+中央记忆（CM）T细胞和CD4 +效应器记忆（EM）T细胞的结果图（n=4）。(g)CD8+CM T细胞和CD8+EM T细胞的结果图（n=4）。(h)PBS，αPD-L1，PIAN，CT26肿瘤模型中的PIAN和αPD-L1的结果图。(i–l)用PBS，αPD-L1，PIAN或PIAN加αPD-L1治疗后的肿瘤体积（i），单个CT26肿瘤生长曲线（j），体重（k）和生存曲线图（n = 5）。这些结果表明优化的PIAN可以通过刺激至少两种癌症类型的免疫激活过程中的所有步骤来有效激活免疫应答和全身性免疫应答.