成熟树突状细胞衍生囊泡包裹奥沙利铂负载纳米粒用于驱动免疫原性化疗和肿瘤抗原特异性免疫治疗|Bioactive Materials

近期，复旦大学王建新教授和附属华山医院尹波主任医师在科爱出版创办的期刊Bioactive Materials上联合发表研究论文：成熟树突状细胞衍生囊泡包裹奥沙利铂负载纳米粒用于驱动免疫原性化疗和肿瘤抗原特异性免疫治疗。利用肿瘤全抗原致敏的树突状细胞衍生囊泡，包裹免疫原性药物奥沙利铂负载聚合物纳米粒，整合至一个仿生纳米制剂平台，体内外结果证实该仿生纳米制剂可以通过多种途径同时实现免疫原性化疗和特异性抗原递送，放大肿瘤免疫应答效应。与PD-L1抗体联用，能够改善肿瘤免疫抑制微环境，抗肿瘤作用进一步增强。为恶性肿瘤的综合治疗提供了一种有前景的策略。

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研究内容简介

近年来，生物膜仿生纳米技术在肿瘤治疗领域受到广泛关注，因为它提供了将天然生物膜特性与人工合成材料特性结合起来的方法，大大提高了体内生物相容性。其中，树突状细胞（dendritic cell, DC）来源的膜囊泡继承了亲代细胞膜上功能性生物分子，包括参与免疫触发的MHC-抗原肽复合物，以及诱导效应T细胞免疫反应所需的共刺激分子和粘附分子，可与靶细胞相互作用，传递不同信号分子，从而实现免疫功能调节。然而，免疫系统中抗原刺激不足以及肿瘤发生发展过程中的免疫抑制肿瘤微环境的形成，使得DC衍生膜囊泡单一疗法在肿瘤治疗中收益非常有限。鉴于此，DC衍生膜囊泡介导的抗原特异性免疫疗法作为联合治疗方案的一部分可能更有效。某些免疫原性药物如奥沙利铂（oxaliplatin, OXA），通过诱导肿瘤免疫原性细胞死亡（immunogenic cell death, ICD）的独特机制，增加肿瘤微环境内肿瘤抗原和损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns, DAMPs）信号分子，提高免疫原性刺激特定免疫细胞，使其活化、增殖、分化成效应细胞并产生免疫效应因子，正反馈增强免疫系统对肿瘤细胞的识别和杀伤。考虑到ICD释放的DAMPs不仅可以增加肿瘤免疫微环境免疫原性，还可以刺激DC成熟和诱导CTL的能力，ICD有望成为一种改进基于DC膜囊泡免疫疗法的新策略。结合二者增强免疫特性，该文章利用仿生纳米载体技术设计并构建了一种肿瘤抗原自递呈DC膜囊泡（mDs），随后将肿瘤抗原致敏DC膜囊泡通过超声-挤出法包裹上奥沙利铂负载纳米粒（PO NPs），最终得到靶向肿瘤的仿生纳米递送系统（NP/mDs），如图1所示。

图1. PO12 NPs的纳米沉淀法制备、mDs的分离提取和二者融合的示意图

OXA在机体内发挥化疗药细胞毒作用时，会诱发ICD效应，释放肿瘤抗原和DAMPs，加强DC对抗原的加工递呈，产生效应T细胞免疫应答；mDs直接作用于DC和T细胞，刺激DC成熟和T细胞活化，还可以增加肿瘤细胞对OXA的敏感性。同时给予PD-L1解除肿瘤微环境相关免疫抑制，诱导T细胞充分活化，多通路共同作用，产生CTL效应和Th1型应答。肿瘤抗原免疫原性的增加，会刺激DC后分泌IL-12，与Th表面IL-12受体结合，促进辅助T细胞从Th0向Th1型分化，并分泌IFN-γ等正向免疫调节因子，从而可使体内产生强大的抗肿瘤免疫应答，NP/mDs的作用机制如图2所示。

图2. NP/mDs与肿瘤和免疫细胞相互作用以重塑局部肿瘤微环境的示意图

细胞水平上，作者对OXA诱导的ICD效应、mDs介导的NP/mDs对DC和T细胞的直接免疫刺激作用进行了研究。实验结果表明NP/mDs能够有效被肿瘤细胞摄取，发挥直接细胞毒作用诱导细胞发生ICD效应，释放DAMPs信号分子，促进DC对抗原的加工递呈，如图3所示。

图3. NP/mDs 在体外参与免疫原性化疗

考察NP/mDs对DC和T细胞作用发现，NP/mDs能够通过“cross dressing”途径将自己的抗原信息转移到DC表面，促进DC成熟，与OXA诱导的ICD在激活效应T细胞免疫应答具有协同效应。此外，NP/mDs还具有直接刺激T增殖和活化的作用，如图4所示。

图4. NP/mDs 在体外引发 TA 特异性免疫反应

体内药动学和靶向性研究表明，NP/mDs明显延长了血液循环时间，提高了生物利用度，具有较强的肿瘤靶向性。靶向肿瘤现象可解释为表面携带的肿瘤抗原对同源肿瘤和免疫细胞来源的囊泡对疾病部位的特异性靶向能力。随后，作者在CT26小鼠肿瘤模型上进行了体内药效学研究。NP/mDs表现出较好的肿瘤抑制效果，这是免疫原性化疗和肿瘤抗原特异性免疫治疗共同作用的结果。与PD-L1抗体联合治疗后抑制肿瘤生长效果最为显著，表明引入PD-L1抗体阻断疗法改善肿瘤免疫逃逸的微环境具有协同增强药效的效果，如图5所示。

图5. NP/mDs体内肿瘤抑制效果评价

体内免疫化疗机制评价证实NP/mDs通过引发ICD效应，增强肿瘤的免疫原性，促进DC对抗原的加工和交叉递呈，引入PD-L1抗体进一步充分激活T细胞，在NP/mDs免疫增强治疗和PD-L1阻断疗法多因素共同作用下，调控肿瘤免疫抑制微环境，消除免疫抑制相关的Treg和M2 TAMs，促进免疫因子IL-12和IFN-γ的释放，增强Th1型反应和CTL响应，杀伤肿瘤，如图6所示。

图6. NP/mDs体内宿主免疫机制评价

除了抑制肿瘤生长，作者还发现 NP/mDs能够激活肿瘤特异性免疫应答，有效的抑制肿瘤形成，和PD-L1抗体联合治疗能够抑制肿瘤远端转移。

最后，作者总结该DC膜囊泡仿生纳米制剂集OXA免疫原性治疗和DC抗原特异性免疫治疗于一体，具有良好的肿瘤治疗效果和安全性。进一步联合PD-L1抗体阻断治疗，多途径协同调控肿瘤免疫微环境，可以显著抑制在体实体肿瘤的增殖速率，并诱导肿瘤特异性免疫应答和建立长期免疫记忆，从而对肿瘤的形成和转移形成抑制，有望成为一种临床转化的肿瘤治疗新策略。

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论文第一/通讯作者简介

第一作者：陈星

复旦大学药学院2018级博士研究生。从事仿生纳米递药系统和肿瘤免疫治疗工作。

通讯作者：王建新

复旦大学药学院教授，博士生导师，主要研究方向为新型给药系统构建和药物新制剂新剂型的研究开发。主持国家及省部级研究课题30余项，在国内外杂志发表学术论文190余篇，其中SCI论文100余篇；主编《药剂学》、《生物药剂学与药物动力学》等规划教材或专著4部，副主编教材或专著6部，上海市精品课程《药物动力学》负责人,完成了30余项企业合作项目的研究开发，获新药证书或临床批件14项，获授权发明专利16项。兼任国家药品注册审评专家咨询委员会委员、国家中药品种保护审评专家、世界中医药学会联合会中药新型给药系统专业委员会常务理事兼秘书长、中国药学会药剂专业委员会委员、中国药学会工业药剂学专业委员会委员、中国生物医学工程学会纳米医学与工程分会委员等。曾获上海市劳动模范、上海市新长征突击手、上海市优秀技术带头人、中国药学会-石药集团青年药剂学奖等。

通讯作者：尹波

复旦大学附属华山医院放射科主任医师，医学博士。从事神经系统肿瘤、变性、血管类疾病影像学诊断；乳腺钼靶、磁共振检查及诊断。上海市医师协会放射医师分会副会长、上海国际人类表型研究院智能影像表型组学研究所副所长、复旦大学中西医结合研究院影像研究所副所长。以第一或通讯作者发表SCI论文43篇，包括Immunity、Advanced Materials、ACS Nano、EClinicalMedicine等期刊。入选美国哈佛大学“T2T”项目，美国南加州大学、英国华威大学访问学者。作为主要获奖人获国家科技进步奖二等奖、教育部科技进步奖一等奖、中华医学科技进步奖三等奖、上海市科技进步奖一等奖等奖励。承担国家自然科学基金、国家重点研发计划等各类项目十余项。

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资助信息

该研究获国家自然科学基金（No.81773911、81690263和81573616）和上海高峰学科综合医学发展项目（No.20180101）的支持。

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原文信息

Xing Chen, Xiang Ling, Jiaxuan Xia, Ying Zhu, Longlong Zhang, Yuwei He, Anni Wang, Guolong Gu, Bo Yin*, Jianxin Wang*. 

Mature dendritic cell-derived dendrosomes swallow oxaliplatin-loaded nanoparticles to boost immunogenic chemotherapy and tumor antigen-specific immunotherapy. 

Bioactive Materials, 15, (2022) 15-28. 

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Bioactive Materials是一本高质量英文期刊，目前已经被SCIE、PubMed Central、Scopus、Embase收录。同时本刊还入选了2019年中国科技期刊卓越行动计划--“高起点新刊”项目。

2022年Bioactive Materials 获得影响因子16.874 ，在Materials Science，Biomaterials领域排名第一。

位于《2021年中国科学院文献情报中心期刊分区表》1区，TOP期刊。

CiteScore 2021: 14.3。