Science子刊:mRNA纳米药物联合PD-1,显著提高癌症治疗效果

2021
06/29

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生物世界
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撰文 | xiao xia
编辑 | 王聪
排版 | 水成文

2011年3月25日,美国FDA批准了第一个免疫检查点阻断药物——Ipilimumab(商品名:Yervoy),用于治疗晚期黑色素瘤。此后,越来越多的免疫检查点抑制剂获批上市,在多种癌症治疗中显示出良好效果。然而,只有30%左右的癌症患者能够受益于免疫检查点阻断疗法,其他患者对免疫检查点阻断疗法反应较差。

PTEN 基因是经典的肿瘤抑制基因,其突变存在于许多种癌症中。近年来的临床研究表明,PTEN直接参与了肿瘤免疫调节。然而,目前尚不清楚功能性PTEN的恢复能否调节免疫抑制肿瘤微环境 (TME) ,提高肿瘤对免疫检查点抑制剂治疗的敏感性。

近日,哈佛医学院 施进军 教授、国家纳米科学中心 王浩 研究员、中山大学药学院 梅林 教授等作为共同通讯作者,在 Science 子刊 Science Translational Medicine 期刊发表了题为: Reactivation of the tumor suppressor PTEN by mRNA nanoparticles enhances antitumor immunity in preclinical models 的研究论文。该论文还被选为当期的封面论文。

该研究结合了mRNA纳米技术,构建了负载编码PTEN蛋白的mRNA纳米药物。该纳米药物可以高效的将外源PTEN mRNA递送至肿瘤部位并成功恢复PTEN的抑癌功能,诱导肿瘤细胞免疫原性死亡。

该mRNA纳米药物在不同的肿瘤模型 (黑色素瘤移植瘤、前列腺瘤原位肿瘤及转基因小鼠模型) 中均表现出优异的治疗效果和较好的安全性, PTEN mRNA 纳米药物成功地修复肿瘤缺失或突变的PTEN蛋白功能并实现逆转肿瘤免疫抑制微环境,提高肿瘤细胞对PD-1单抗响应,提高抗肿瘤免疫治疗效果 。 

这项研究表明,mRNA纳米药物修复抑癌基因,可提高肿瘤对免疫检查点抑制剂治疗的敏感性,为恶性肿瘤的治疗提供了新的思路


信使RNA (mRNA) 最近在生物医学领域显示出了强大的应用前景,如蛋白质替代、基因编辑和疫苗开发。与质粒DNA不同,mRNA不需要核包膜进入有效转染,因此整合到宿主基因组的几率可忽略不计。与DNA治疗相比,mRNA还提供了更一致和更可预测的蛋白质表达动力学。

研究团队首先制备了一种由mPEG-PLGA组成的新聚合纳米颗粒平台和阳离子类脂材料G0-C14,mPEG-PLGA共聚物能够作为载体自组装到纳米颗粒中,并且阳离子G0-C14用于与PTEN mRNA络合,然后将PTEN mRNA封装到mPEG-PLGA 纳米颗粒的核心中 (mPTEN@NPs)

实验结果显示,纳米颗粒能够保护mRNA免受核糖核酸酶的降解,有效地将mRNA导入肿瘤细胞的细胞质中,进而恢复PTEN的表达。

有研究报道过PTEN表达的恢复可抑制人癌细胞的生长。因此,研究团队首先想确定是否使用mPTEN@NPs 也能降低小鼠癌细胞的存活率。他们发现,人mPTEN@NPs 的导入恢复了PTEN诱导的自噬和免疫原性细胞死亡 (ICD) 。进一步实验则表明mPTEN@NPs 至少部分通过自噬介导的途径触发ICD。


接下来,研究团队进一步探讨了PTEN恢复是否能激活体内抗肿瘤免疫反应。他们构建了黑色素瘤小鼠模型,对其进行mPTEN@NPs 治疗以评估抗肿瘤免疫应答。他们发现PTEN能够通过mPTEN@NPs有效诱导体内自噬和损伤相关分子模式的释放,触发抗肿瘤免疫激活,逆转免疫抑制性肿瘤微环境。

之前的研究表明PTEN突变导致了对黑色素瘤等癌症患者对免疫检查点阻断疗法的不良反应。因此,研究团队进一步研究了PTEN恢复激活抗肿瘤免疫是否能提高PTEN突变黑色素瘤模型中免疫检查点抑制剂的治疗效果。实验结果表明,在PTEN突变黑色素瘤模型中,mPTEN@NPs 联合抗PD-1单抗能够显著提高肿瘤治疗效果。

以上结果表明,mPTEN@NPs 不仅能有效地触发抗肿瘤免疫反应,而且能提高抗PD-1单抗治疗PTEN突变肿瘤的效果。


最后,研究团队进一步评估了这种联合治疗策略对前列腺癌的治疗,前列腺癌通常对免疫检查点阻断疗法反应较差,或具有内在抗性。研究团队构建了原位前列腺癌小鼠模型,进行了三个周期的mPTEN@NPs 与抗PD-1单抗联合治疗。实验结果表明,mPTEN@NPs 显著促进了肿瘤免疫原性细胞死亡(ICD),诱导了免疫记忆,恢复了肿瘤对抗PD-1单抗的敏感性。


总的来说,该研究开发了一个聚合物纳米颗粒平台,用于将PTEN mRNA递送到肿瘤细胞。mPTEN@NPs 通过诱导自噬激活和释放,成功触发抗肿瘤免疫反应。此外,PTEN再激活减少了免疫抑制性肿瘤环境,提高了PTEN缺失或突变肿瘤对免疫检查点阻断疗法的敏感性。

该研究提示了mRNA纳米药物联合免疫检查点抑制剂能够激活抗肿瘤免疫反应,还能提高肿瘤对免疫检查点阻断疗法的反应,具有强大的应用前景。

哈佛医学院博士后林耀新(现为国家纳米科学中心研究员)和国家纳米科学中心王羿 士为该文章的共同第一作者。哈佛医学院施进军教授、国家纳米科学中心王浩研究员、中山大学药学院梅林教授、哈佛医学院 Omid C. Farokhzad 作为共同通讯作者。

论文链接:
https://stm.sciencemag.org/content/13/599/eaba9772
本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:nanxingjun@hmkx.cn
关键词:
黑色素瘤,前列腺癌,抑制剂,纳米,肿瘤,免疫

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