武汉大学张先正教授课题组《Nano Letters》：大肠杆菌外膜囊泡用于提高肿瘤的个性化免疫治疗

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异质性是肿瘤的一个基本特征。每个肿瘤组织甚至每个肿瘤细胞都由其特定的突变组成，不同患者可能只共用很小一部分突变。研究人员希望通过个性化治疗，例如使用肿瘤新抗原，来解决肿瘤异质性的问题。然而，这种治疗方式需要在单个肿瘤患者中寻找个人新抗原，由于技术和成本障碍，大大限制了个性化治疗的发展。

武汉大学张先正教授课题组提出了一种杂交囊泡体系用于增强先天免疫响应和肿瘤个性化免疫治疗。相关成果以标题"Hybrid Vesicles Based on Autologous Tumor Cell Membrane and Bacterial Outer Membrane To Enhance Innate Immune Response and Personalized Tumor Immunotherapy"发表在Nano Letters (DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02482). 一般来说，手术是大多数实体瘤首选治疗方法，这也为获得具有重要信息的肿瘤样本提供了可能性，包括肿瘤新抗原和肿瘤穿透淋巴细胞。然而，直接应用整个肿瘤细胞可能会有分散肿瘤遗传信息的风险。近年来，无遗传信息的肿瘤细胞膜作为新型的肿瘤候选疫苗，具有较好的同源靶向能力和丰富的肿瘤抗原。从原发肿瘤中分离出来的肿瘤细胞膜（mT）被认为具有所有的膜抗原，包括新抗原，因而具有个性化免疫治疗的潜力。但是细胞膜自身免疫原性较低，难以直接激活较强的抗肿瘤免疫。含有多种微生物相关分子模式(MAMPs)的细菌已被公认为常见的免疫刺激剂。细菌分泌出的外膜囊泡(OMV)可用于先天免疫的激活及抗原的装载。因此，我们将OMV与mT杂交形成新的功能囊泡(mTOMV)，用来增强先天免疫响应和肿瘤个性化免疫治疗。体外实验表明，mTOMV增强了肿瘤先天免疫细胞的活化，进而加强了T细胞的特异性裂解能力。动物实验表明，mTOMV能有效富集在腹股沟淋巴结，抑制肿瘤肺转移。此外，mTOMV在同源肿瘤而非异质肿瘤中表现出更好的适应性免疫反应，也验证了个性化免疫治疗的效果。因此，mTOMV可以有效抑制肿瘤生长和转移，并且具有良好的生物相容性和简单的制备工艺，拥有广阔的临床应用前景。
 
示意图1.  (A) mTOMV的制备。(B)足底内注射mTOMV后在腹股沟淋巴结的富集和滞留。(C) mTOMV抑制肿瘤肺转移。(D) mTOMV可激活适应性免疫响应，增强双侧肿瘤模型的个性化免疫治疗。 
图1. mTOMV的结构表征。A)标记物、OMV、mT、mTOMV的SDS-PAGE蛋白分析，包括OMV的特征鞭毛蛋白和mT的阳离子氯离子共转运蛋白。B) mTOMV的TEM图像。C) mT、OMV和mTOMV的水合粒径和PDI。D)通过CLSM共定位分析mTOMV中Cy 5标记的mT(红色荧光)和羧基荧光素标记的OMV(绿色荧光)。E)利用Image-J对mTOMV中的荧光进行共定位分析。F)通过CLSM共定位分析mT+OMV中Cy 5标记的mT(红色荧光)和羧基荧光素标记的OMV(绿色荧光)。G)利用Image-J对mTOMV中的荧光进行共定位分析。 
图2. mTOMV在体外激活免疫细胞示意图 
图3. mTOMV在腹股沟淋巴结中的富集。A)分别用Cy 5.5标记的mT和mTOMV足底内注射小鼠右后爪后在不同时间点的体内荧光图像。B)淋巴结部位mT和mTOMV中Cy 5.5荧光强度随时间的变化。C) 35 h后淋巴结的荧光成像及相应的荧光强度值。D)流式细胞分析显示CD11C+阳性细胞中Cy 5.5的荧光分布。E) CD11C+细胞中Cy 5.5阳性的相应百分比。

图4. mTOMV体内抗转移效果。A)分别用对照、mT、OMV和mTOMV处理小鼠后，小鼠在不同时间点的活体生物发光成像。B)肺组织的H&E染色图像。 
图5. mTOMV肿瘤个性化治疗效果。分别用对照、mT、OMV、mT+OMV和mTOMV处理小鼠后，双侧荷瘤小鼠A)4T1肿瘤在不同时间的活体生物发光成像，B) CT26肿瘤的相对体积。C)实验期间小鼠体重。D) CT26肿瘤重量。E) 4T1肿瘤重量。F)小鼠血清中IFN-γ的分泌。

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https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.1c02482

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