李亚平/于海军 AFM: 二药合一增强三阴性乳腺癌免疫治疗
第一作者：Bing Feng、Zifei Niu、Bo Hou
通讯作者：李亚平、于海军
通讯单位：中科院上海药物研究所
研究亮点：
1. 利用吲哚菁绿（ICG）模板自组装制备二药合一的纳米药物，且容易扩展到其他小分子药物，具有普遍性意义
2. 利用无辅料纳米药物实现极高的载药量
3. 与ICB治疗的结合可诱导长期记忆免疫反应，从而防止肿瘤复发
研究背景：
治疗三阴性乳腺癌的局限性
三阴性乳腺癌（TNBC）是具有高浸润性和转移性的最恶性肿瘤之一。化学疗法是临床治疗晚期或转移性TNBC肿瘤的主要方法。然而，由于固有或获得的多重耐药性的发生，化学疗法凸显出了疗效低下的局限性。近几年，免疫疗法，尤其是免疫检查点阻断（ICB）疗法为癌症疗法开辟了新篇章。尽管前景乐观，但由于TNBC肿瘤的免疫原性低和免疫抑制性肿瘤微环境（ITM），TNBC患者很少受益于当前的ICB治疗。
纳米药物用于免疫疗法
ICB疗法与化学疗法、光动力疗法（PDT）或放射疗法的结合已展现出协同的抗肿瘤作用，以促进肿瘤内细胞毒性T淋巴细胞（CTL）的浸润并克服了ITM。尽管基于纳米颗粒的药物递送系统有望实现联合免疫疗法，但目前的纳米药物的制备方案通常过于复杂，无法实现可重复性和质量控制。
无辅料的纳米药物的开发
辅料的使用会导致载药量低下。近年来，无辅料的纳米药物在高效药物输送方面引起了广泛关注。当前大多数无辅料的纳米药物已被设计为可自行组装成纳米制剂的前药结构。小分子疗法的化学修饰对于开发常规的无辅料纳米粒子至关重要，但这可能会削弱抗癌药的治疗性能。
成果简介：
有鉴于此，中科院上海药物研究所李亚平研究员和于海军研究员合作利用吲哚菁绿（ICG）为模板进行自组装制备二药合一的纳米药物并用于联合免疫疗法。该策略可不使用任何辅料而实现几乎100％的各种小分子药物的负载。为了进行概念验证，该项工作专注于开发ICG模板的紫杉醇（PTX）纳米粒子（ISPN）自组装用于联合免疫治疗。ISPN与免疫检查点阻断剂（即抗PD-L1抗体，αPD-L1）结合使用，在具有TNBC肿瘤免疫能力的小鼠模型中显示出协同的抗肿瘤性能。
图1. ICG-PTX自组装纳米粒子用于TNBC肿瘤免疫治疗示意图。
要点1：ICG模板纳米药物的制备和表征
为了证明ICG模板自组装策略的普遍性,研究人员筛选了一个小分子药物库，结果表明所有这些药物均与ICG形成了稳定的纳米颗粒，这表明ICG模板自组装策略在多种小分子药物高效封装方面的巨大潜力。物化表征表明ISPN的胶体稳定性良好且可长期保存，并表明疏水性相互作用可能是PTX的ICG模板自组装的主导力量。
图2. ICG模板纳米药物的制备和表征
要点2：ISPN的ICD诱导作用
CRT是ICD的主要生物标志物，充当“吃我”信号，以诱导抗原呈递细胞吞噬垂死的肿瘤细胞。由细胞内ROS产生引起的内质网应激可能触发CRT表达并将其转运到肿瘤细胞表面。实验发现ISPN + L显著引起CRT表达，这可能归因于ISPN + L大量产生细胞ROS。
接下来，研究人员通过检测治疗诱导的蛋白HMGB1的转运和DC的成熟性，表明ISPN能有效地诱导肿瘤细胞的ICD并增强了肿瘤免疫原性以促进DC成熟。而且ISPN介导的化学疗法和PDT在体外具有累积的抗肿瘤作用。
图3. ISPN的ICD诱导作用
要点3. ISPN联合ICB治疗的抗肿瘤功效
研究人员还进行了一系列动物实验，实验表明ISPN具有被动靶向肿瘤和帖内长循环的能力。并探索其免疫疗法的潜力，结果表明，αPD-L1与ISPN + L的组合具有良好的生物安全性且能高效抑制4T1肿瘤的生长。而且，在治疗后还评估4T1肿瘤细胞的肺转移。结果表明联合免疫疗法显著抑制了小鼠远距离转移并延长了荷瘤小鼠的生存时间。
图4. ISPN联合ICB治疗的抗肿瘤功效
要点4. ISBN与αPD-L1联合体内诱导的抗肿瘤免疫的机制
为了阐明ISPN和ICB治疗的协同抗肿瘤功效的潜在机制。免疫组织化学分析显示，经过ISPN + L处理后，肿瘤细胞表面CRT表达显着，表明基于ISPN的化学疗法和PDT有效诱导了体内肿瘤细胞的ICD。
另外，ICB和ISPN + L的联合治疗可显着增强肿瘤免疫原性和淋巴结（LNs）的DC成熟，以及能有效地促进IFN-γ+ CTL的肿瘤内浸润，并通过分泌大量的IFN-γ，TNF-α和IL-6在内的炎性细胞因子引起PD-L1表达，其中可能的机理是IFN-γ触发的细胞周期蛋白依赖性激酶5（CDK5）激活而引起的亦或是IFN-γ通过JAK-STAT途径引起PD-L1表达。
图5. 联合免疫疗法的抗肿瘤免疫反应
小结：
综上所述，通过制备ICG模板的小分子药物自组装纳米颗粒，结合ICB治疗显示出累积的抗肿瘤性能，可抑制肿瘤生长并抑制肺转移，同时能防止肿瘤复发。这项研究展示了ICG模板自组装策略在开发无辅料纳米药物和联合免疫疗法方面的潜力。
参考文献：
Feng, B., Niu, Z., Hou, B., Zhou, L., Li, Y., Yu, H., Enhancing Triple Negative Breast Cancer Immunotherapy by ICG‐Templated Self‐Assembly of Paclitaxel Nanoparticles. Adv. Funct. Mater. 2019, 1906605.
https://doi.org/10.1002/adfm.201906605
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