Advanced Healthcare Materials | 李洋團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)基于納米載體的抗腫瘤免疫療法新策略
腫瘤浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞產(chǎn)生各類(lèi)促炎細(xì)胞因子,通過(guò)上調(diào)PD-L1表達(dá)等途徑,形成免疫抑制性腫瘤微環(huán)境(TME)。這導(dǎo)致了功能性T淋巴細(xì)胞的耗竭,促進(jìn)了腫瘤的發(fā)展,從而使免疫抗腫瘤療法在臨床上的效果低于預(yù)期。為了提高抗腫瘤免疫療效,需要提出一種協(xié)同策略,能夠有效改善腫瘤炎癥微環(huán)境,以增加細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTLs)的腫瘤浸潤(rùn)。 近日,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院李洋團(tuán)隊(duì)在Advanced Healthcare Materials上發(fā)表了題為Strengthening the Combinational Immunotherapy from Modulating the Tumor Inflammatory Environment via Hypoxia-Responsive Nanogels的研究成果。該研究構(gòu)建了一種缺氧響應(yīng)型納米凝膠(NG),被用于增強(qiáng)雙醋瑞因(Diacerein)和表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(EGCG)在腫瘤中的遞送和滲透。通過(guò)改善炎癥腫瘤微環(huán)境,該納米凝膠有效增加了CTLs在腫瘤中的浸潤(rùn)。同時(shí),通過(guò)與TIM-3免疫檢查點(diǎn)阻斷治療結(jié)合,進(jìn)一步引發(fā)強(qiáng)烈的抗腫瘤免疫反應(yīng)。
在本項(xiàng)研究中,作者將Diacerein通過(guò)偶氮苯-4,4' -二羧酸(偶氮azo)連接在NG表面,并將EGCG裝載到NG的空腔中,從而構(gòu)建了一種缺氧響應(yīng)型納米遞送載體。該載體在生理環(huán)境下具有良好的穩(wěn)定性和生物安全性。在缺氧TME環(huán)境下,載體外表面的Diacerein由于azo鍵的斷裂而被有效釋放,而載體空腔中的EGCG幾乎沒(méi)有釋放。由于azo鍵的斷裂,載體表面暴露出的氨基官能團(tuán)在酸性條件下與氫離子結(jié)合,從而帶有正電荷,這可能更有利于腫瘤細(xì)胞的攝取。接下來(lái),作者對(duì)載體中的兩種藥物EGCG和Diacerein的效果進(jìn)行了體外評(píng)估。結(jié)果證實(shí)了azo鍵斷裂后呈現(xiàn)正電荷的納米載體確實(shí)更易被腫瘤細(xì)胞攝取,而細(xì)胞內(nèi)化的EGCG可以顯著抑制細(xì)胞表面PD-L1的表達(dá)。經(jīng)過(guò)缺氧處理后,納米載體釋放的Diacerein可以顯著降低巨噬細(xì)胞分泌的炎癥因子IL-1 。此外,通過(guò)抑制IL-6/STAT3信號(hào)通路,顯著誘導(dǎo)了腫瘤細(xì)胞的凋亡。以上結(jié)果表明,本研究構(gòu)建的缺氧響應(yīng)型納米載體具有潛在的免疫抗腫瘤能力。
接下來(lái),作者評(píng)估了納米載體在黑色素瘤小鼠模型的體內(nèi)抗腫瘤作用。與游離藥物組相比,載體組在腫瘤部位積累更多、停留時(shí)間更久,可以有效控制TME中炎癥因子IL-6、IL-1 和TNF- 的基因表達(dá)和分泌水平。隨后制備了具有最優(yōu)抗腫瘤效果藥物配比的載體,與抗TIM-3單克隆抗體( TIM-3)進(jìn)行聯(lián)合免疫治療。與僅使用游離藥物或 TIM-3單獨(dú)治療組相比,聯(lián)合治療組展現(xiàn)出優(yōu)異的體內(nèi)抗腫瘤活性,顯著延長(zhǎng)了荷瘤小鼠的存活時(shí)間。
作者進(jìn)一步評(píng)估了聯(lián)合治療對(duì)小鼠腫瘤微環(huán)境的免疫激活效果。與游離藥物組相比,載體組或聯(lián)合治療組的小鼠TME中MDSCs和Tregs的比例顯著降低,表明腫瘤的炎癥環(huán)境得到了有效改善。隨后的研究結(jié)果表明,聯(lián)合治療組的小鼠TME和淋巴結(jié)中CTLs的比例顯著升高,表明發(fā)生了全身免疫激活,發(fā)揮更強(qiáng)烈的免疫抗腫瘤作用。最后,作者對(duì)小鼠腫瘤細(xì)胞PD-L1表達(dá)及腫瘤殺傷情況進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果證實(shí)EGCG可以通過(guò)納米載體被有效地遞送到腫瘤內(nèi)部,顯著抑制腫瘤細(xì)胞PD-L1的表達(dá)。載體治療組的小鼠腫瘤細(xì)胞發(fā)生大量凋亡與壞死;與TIM-3阻斷聯(lián)合治療后,腫瘤殺傷效果更為顯著。Ki67蛋白的表達(dá)顯著降低,也表明腫瘤細(xì)胞的增殖受到了抑制。以上結(jié)果均證實(shí)納米載體D&E@NGs與TIM-3阻斷療法的結(jié)合極大地恢復(fù)了CTLs對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。
綜上所述,該研究團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了一種缺氧響應(yīng)型納米凝膠(NG),用于小分子藥物Diacerein和EGCG在腫瘤中的遞送和滲透(圖1)。靜脈給藥后,載體進(jìn)入腫瘤微環(huán)境(TME)時(shí),首先釋放Diacerein,通過(guò)控制腫瘤炎癥環(huán)境,有效抑制MDSCs和Tregs的腫瘤浸潤(rùn),同時(shí)通過(guò)抑制IL-6/STAT3信號(hào)通路誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)效抗腫瘤作用。裝載于NG空腔內(nèi)的EGCG在被腫瘤細(xì)胞攝取后,能有效抑制PD-L1的表達(dá),恢復(fù)CTLs的腫瘤殺傷能力。聯(lián)合TIM-3檢查點(diǎn)阻斷治療后,腫瘤部位的CTLs浸潤(rùn)增加,全身免疫被有效激活,產(chǎn)生強(qiáng)烈的抗腫瘤免疫反應(yīng)。這項(xiàng)研究為未來(lái)通過(guò)控制腫瘤炎癥環(huán)境實(shí)現(xiàn)有效的抗腫瘤免疫治療提供了寶貴的見(jiàn)解。
該論文的第一作者是中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的博士后羅文赫,通訊作者是李洋研究員,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院是唯一通訊單位。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省杰青、深圳市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)際科學(xué)組織聯(lián)盟重點(diǎn)合作研究計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作伙伴計(jì)劃等項(xiàng)目的大力支持。

納米遞送載體的構(gòu)建及作用機(jī)理示意圖
附件下載: