质子驱动可变形纳米疫苗增强肿瘤免疫治疗

生物医用材料技术 医药与医疗技术
钱晓鹤    2020-12-18    1236

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  近年来,癌症疫苗是基础与临床研究中的热点。然而,由于肿瘤抗原的“溶酶体困境”和低免疫原性限制了癌症疫苗的免疫治疗效果。在本研究中作者提出了一种基于质子驱动的可变形纳米递送系统(纳米变形器)的肿瘤疫苗(NTV),该疫苗由基于聚合物-多肽连接物的纳米变形器和其所负载抗原多肽组成。在偏酸性的内体/溶酶体环境中,该纳米递送系统会发生较大的形态变化,从纳米球(直径约100纳米)变成纳米片(长或宽几微米),以机械力破坏内体膜,从而高效将抗原肽递送进入细胞质。另一方面。该纳米递送体系变形重新组装的纳米片还通过激活NLRP3炎症小体途径来增强固有免疫系统激活,起到佐剂的效果。此两方面的共同作用促进了高效的抗原交叉提呈,引起了较强的肿瘤特异性T细胞反应。该可变形的纳米肿瘤疫苗递送系统可以有效地抑制小鼠黑色素瘤(B16)和人乳头状瘤病毒(HPV)肿瘤的生长。此外,将此可变形纳米疫苗与抗PD-L1抗体联合使用治疗荷瘤小鼠,可使显著抑制肿瘤生长,治疗小鼠存活83天以上,并在大约一半的小鼠体内肿瘤完全消退。这种质子驱动的可变形的纳米疫苗可为癌症免疫治疗提供一种高效和安全的策略。

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  图1。 NTV的设计与表征。a)NTV纳米疫苗的制备,NTV在生理pH值(pH 7。4)下形成纳米球(约100纳米)。在模拟的溶酶体酸性环境(pH 5。6)中,NTV的缩醛键被水解,PDP或NDP肽将从聚合物中释放出来,释放的肽将重新组装成纳米纤维(NDP)或纳米薄片(PDP),并诱导从溶酶体中释放肽。b-e)NTV1(b, c)和NTV2(d, e)在pH 7。4(b, d)和pH 5。6(c, e)的TEM图像。f)在模拟溶酶体环境中重组纳米纤维(NTV1)和纳米薄片(NTV2)的杨氏模量。g-h)在pH值5。6(g)和pH值7。4(h)下模拟溶酶体体内环境进行染液渗漏实验,评估不同条件下的溶酶体破坏能力。

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  图2。 NTV2诱导强烈而持续的交叉呈递给CD8+ T细胞。a)激光共聚焦显微镜观察NTV诱导的AP在DC 2。4细胞中的胞质输送情况。蓝色,细胞核;红色,晚期溶酶体;绿色,OVA241 - 270 - FITC;DF, 暗视野;BF,明场。b)H - 2kb - OVA257- 264复合物在DC 2。4细胞中的染色。蓝色,细胞核;绿色,抗H - 2kb - OVA257 - 264抗体。c-d)不同处理后,通过测量IL-1β细胞的分泌量(c)或TNF- α(d)来测定BMDC的成熟。e)BMDC与游离AP、NRV1、NRV2、NTV1或NTV2孵育4小时,PBS洗涤5次,然后将BMDC与OT-1细胞共孵育72 h,检测T细胞的增殖情况。f) 阻断DC细胞表面的H - 2kb - OVA257 - 264,逆转了NTV2刺激DC细胞诱导的OT-1 T细胞的活化。

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  图3。 NTV2促进AP抗原肽传递到淋巴结并诱发细胞毒性淋巴细胞反应。a-c)C57BL/6小鼠皮下注射OVA241-270-Cy5。5合成的不同剂型的纳米疫苗。24h后检测经纳米疫苗处理的小鼠体内OVA241-270-Cy5。5的分布(a),腹股沟引流淋巴结的重量(b),对淋巴结荧光信号进行定量(c)。d)NTV2纳米疫苗在淋巴结DCs、巨噬细胞或B细胞中的分布。e-f)体外刺激免疫C57BL/6小鼠脾脏细胞释放IFN-γ(e)和颗粒酶B(f)情况。g-n)不同处理组代表性的流式图。o)不同处理组的抗原特异性裂解百分比。

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  图4。 NTV2在荷瘤小鼠中抑制肿瘤生长并延长生存期。A)NTV2的分子转化和作用机制。b)B16F10-OVA 肿瘤模型治疗方案。c)肿瘤抑瘤曲线。d)B16F10-OVA模型不同处理组小鼠生存曲线。e-f)肿瘤浸润性CD3+ T,CD4+T,CD8+T细胞数百分比。g-h)记忆性T细胞数百分比。i)Treg细胞百分比。j)T细胞表面表达PD-1的的流式图。k-i)人乳头瘤病毒-E6/E7肿瘤模型的抗肿瘤曲线及生存期。m)CD8+(绿色)和CD4+(红色)在肿瘤组织中的免疫荧光图像。

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  图5。 担载新抗原肽的NTV2联合抗PD-L1抗体在B16F10模型的癌症免疫治疗。a)各组小鼠平均体重。b)肿瘤体积。c)生存期。d)不同治疗组小鼠在第26天的照片。e)不同治疗组中个体肿瘤大小曲线。f-g)肿瘤浸润性CD3+ T,CD4+T,CD8+T细胞数百分比。h-i)记忆性T细胞数百分比。j)Treg 细胞数百分比。k)T细胞表面PD-1表达的流式图。

  DOI: 10。1038/s41565-020-00782-3

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