ACS Nano: 肿瘤细胞膜涂层辅助的甘露糖修饰的纳米颗粒，用于有效的抗肿瘤疫苗接种

【引言】

近些年来，肿瘤预防和肿瘤疫苗治疗在肿瘤免疫领域引起了广大研究者极大的兴趣。通过利用患者自身的免疫系统，而不是细胞毒性药物（如化疗）来识别和破坏癌细胞，癌症免疫疗法经常表现出高特异性和低毒性，以根除肿瘤并防止肿瘤复发。目前的癌症免疫疗法，如癌症疫苗、免疫检查点阻断免疫疗法、养生细胞疗法（CAR-T），在治疗不同类型的肿瘤已经显示出令人鼓舞的临床效果。然而，在不同种类的癌症免疫治疗策略中，癌症疫苗的特点是具有相对较低的成本和较高的特异性攻击肿瘤细胞表现低副作用，具有很大的应用前景。

【成果简介】

近日，苏州大学的刘庄教授、彭睿教授和许利耕老师（共同通讯作者）等报道了一种将免疫辅助剂纳米颗粒封装在甘露糖修饰的癌细胞膜上，以构建癌症疫苗的方法。首先，将PLGA纳米粒子加载在toll样受体7拮抗剂和R837。这些辅助剂纳米颗粒（NP-R）被涂上了癌细胞膜（NP-R@M）,其表面蛋白可以作为肿瘤特异性抗原。通过对NP-R@M-M的进一步修饰，获得的纳米疫苗显示了抗原呈递细胞（如树突状细胞（DCs））的增强吸收，进而刺激其成熟状态，从而触发抗肿瘤免疫反应。随着预防免疫的发展，将肿瘤的发展作为一种预防疫苗的有效手段，与NP-R@M-M结合在一起，进一步证明了其治疗肿瘤的疗效。因此，该研究提出的一种创新的方法制备出来的癌症纳米疫苗，在原则上是可以适用于广泛的肿瘤类型。研究成果以题为“Cancer Cell Membrane-Coated Adjuvant Nanoparticles with Mannose Modification for Effective Anticancer Vaccination”发布在国际著名期刊ACS Nano上。

【图文导读】

图一、负载R873和甘露糖修饰的PLGA NPs(NP-R@M-M)及肿瘤细胞膜的结构 

图二、纳米疫苗的制备及表征 

（a） NP-R@M-M纳米疫苗逐步制备的示意图；

（b） NP@M纳米粒子的TEM图；

（c） 由BCA分析确定PLGA NPs、NP-R、NP@M、NP-R@M和NP-R@M- M样品的蛋白质含量；

（d） 由动态光散射（DLS）测量的PLGA NPs、NP-R、NP@M、NP-R@M和NP-R@M- M的水动力大小。

图三、BMDCs 对纳米疫苗的细胞吸收 

（a） 用BMDCs在体外对已负载的NP@M和NP@M-M的摄取；

（b） 细胞摄取能力的平均荧光强度；

（c） 用NP@M和NP@M-M处理细胞的CLSM图像。

图四、纳米疫苗的体外DCs活化 

（a） 不同配方的NPs诱导的DC成熟的流式细胞仪代表性数据；

（b） 不同配方的NPs诱导的DC成熟的统计数据；

（c） 不同的NP配方治疗DCs的IL-12的分泌物；

（d） 不同的NP配方治疗DCs的TNF-α（d）的分泌物。

图五、体内外荧光成像显示淋巴结保留的纳米疫苗 

（a） 在皮内注射后在3个不同时间点的小鼠体内荧光图像的代表，在其后肢上标记为NP-R@M或NP-R@M-M；

（b） 基于（a）的活体成像数据的引流淋巴结的定量荧光信号；

（c） 皮内注射纳米颗粒后6小时内分离淋巴结的体外荧光图像；

（d） 基于（c）分离引流淋巴结(左)荧光信号的量化。

图六、各种NP制剂的抗肿瘤活性作为预防疫苗 

（a） 肿瘤挑战实验设计的示意图；

（b） B16-OVA肿瘤生长在小鼠的肿瘤生长曲线和不同预处理后NP配方(n≥5 * P < 0.05)；

（c） 用B16-OVA细胞膜制备的NP-R@M-M对小鼠4T1乳腺癌肿瘤的生长曲线；

（d） 通过流式细胞仪检测细胞内抗原染色的所有T细胞中CD107a阳性细胞的百分比；

（e） 用ELISA法测定免疫小鼠血清中IFN-γ的产量。

【小结】

研究了一种新的纳米疫苗的配方（NP-R@M-M）,其中包括黑色素瘤细胞膜的几个关键元素，作为肿瘤特异性抗原，TLR agonist作为辅助剂，甘露糖作为APC识别的一部分。在这种纳米疫苗系统中，一般的策略是肿瘤细胞膜的涂层可能是针对不同类型肿瘤开发个性化肿瘤特异性疫苗。R837作为一种强健的辅助剂，可显著促进肿瘤细胞膜NPs的免疫原性。此外，甘露糖修饰可以促进APCs对疫苗NPs的结合和细胞摄取，进一步提高纳米疫苗在淋巴结的保留，使其更有效地进行体内疫苗接种。因此，我们开发的纳米疫苗（NP-R@M-M），不仅可以作为预防性疫苗来保护小鼠免受肿瘤细胞的挑战，还可以作为治疗的疫苗，在结合抗体PD -1检查点阻断疗法时有效地对抗黑色素瘤的进展。更重要的是，这种薄膜涂层的纳米疫苗使用的所有材料都是完全生物相容性的，因而有着巨大的临床应用潜力。

文献链接：Cancer Cell Membrane-Coated Adjuvant Nanoparticles with Mannose Modification for Effective Anticancer Vaccination（ACS Nano, 2018, DOI: 10.1021/acsnano.7b09041）

本文由材料人生物材料组小胖纸编译。

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