陈学思院士、宋万通副研究员《AM》：超分子化学的跨界演出，原位癌症疫苗|免疫|抗原|细胞|肿瘤细胞|陈学思

免疫疗法，特别是免疫检查点抑制剂（ICI）疗法，包括针对程序性细胞凋亡蛋白1（PD‐1）/程序性凋亡配体1（PD‐L1）和细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4的抗体，正在给癌症临床治疗方式带来革命性的变化。自从2014年纳武单抗和派姆单抗首次被美国食品药品监督管理局批准上市后，已经有十余种反PD-1和PD-L1抗体问世并被用于治疗大约二十余种癌症。然而，ICI疗法也存在致命缺陷：较低的响应速率。在大多数的癌症组织中，免疫应答激活能力差是ICI治疗成功应用的主要障碍。利用纳米技术来促进免疫活化过程可以弥补这一缺陷。

用来促进免疫活化过程的纳米技术指的是采用搭载有细胞毒药物以及免疫激动剂的纳米粒子激活免疫过程，使其快速攻击肿瘤组织。然而目前采用的纳米粒子往往只能完成一种单一的功能，想要使其完成免疫激活过程中的所有功能仍然是天方夜谭。设计可根据周围环境发生变化，以满足不同场景使用需求的可编程纳米药物是一种有效的解决方法。基于这一思想，中科院长春应化所陈学思院士和宋万通副研究员团队报道了一种利用超分子组装方式构建的可编程纳米药物。该药物可作为原位癌症疫苗来模拟多步免疫活化过程并激发抗肿瘤免疫反应，并与αPD-L1协同抑制肿瘤生长。该工作以题为“Supramolecular Assembled Programmable Nanomedicine As In Situ Cancer Vaccine for Cancer Immunotherapy”发表在《Advanced Materials》上。

【纳米药物系统的制备和表征】

纳米药物系统的制备过程分三个阶段，第一阶段为利用氨基取代的环糊精，侧链带有羟基的聚酰胺以及抗癌药物铂配合物制备系统内核，即图1中的PPCD（C1）并使其自组装为表面带有环糊精并负载铂抗癌药物的纳米粒子；第二阶段为制备亲水的末端带有金刚烷的PEG链以及同样末端带有金刚烷的负载有CpG的树状分子；第三阶段为利用金刚烷与环糊精之间的强主客体相互作用使PEG链和负载CpG的树状分子附着在纳米粒子的表面。

图1. 纳米药物系统的制备和表征

【作用机理】

制备的多功能药物系统的作用机理可分为十步：1）进入血液循环；2）由于通透性和滞留效应增强而在肿瘤组织中积聚；3）由于肿瘤组织和细胞中的活性氧物种含量丰富，使药物系统中的硫醚键断裂，释放PEG和负载有CpG的树状分子；4）PPCD被肿瘤细胞內吞并促进其凋亡和抗原释放；5）负载有CpG的树状分子捕获抗原；6）捕获抗原的树状分子到达淋巴结；7）捕获抗原的树状分子被树突状细胞內吞；8）树突状细胞活化；9）抗原从树突状细胞呈递给T细胞；10）肿瘤抗原特异性效应T细胞返回肿瘤组织发挥抗肿瘤作用

图2. 纳米药物系统工作机理

【疗效】

作者首先评估了纳米药物系统的细胞摄取、体外细胞毒性和树突状细胞（DC）激活性质。利用CT26肿瘤细胞作为模型，将其与Cy5荧光染料修饰的PPCD共同孵化，通过荧光共聚焦显微镜可以看到PPCD可以顺利的被肿瘤细胞內吞。同时实验发现，将荧光染料Cy5修饰的乳清蛋白以及负载在树状分子上的Cy5修饰的乳清蛋白与骨髓来源树突状细胞（BMDCs）共同培养，后者在细胞内的浓度更高，表明树状分子的存在大大增加了抗原的呈递能力。另外，通过检测不同治疗组BMDC上共刺激分子（CD80和MHC-II）的表达及炎性细胞因子的分泌来研究了树突状细胞的活化。结果表明负载有抗原的树状分子成功诱导了树突状细胞的活化。