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抗原自呈递树突体吞噬纳米疫苗增强癌症免疫治疗中的抗原和STING激动剂共递送

期刊:BiomaterialsDOI:10.1016/j.biomaterials.2024.122998

这篇文档属于类型a,是一篇关于癌症免疫治疗新策略的原创性研究论文。以下是对该研究的详细学术报告:

作者及机构信息
本研究由复旦大学药学院药剂学系的Jiaxuan Xia、Xing Chen(共同第一作者)团队与复旦大学附属华山医院心内科的Junjie Pan团队合作完成,通讯作者为复旦大学药学院的Jianxin Wang教授。研究成果发表于材料科学领域权威期刊《Biomaterials》2025年第316卷,文章编号122998。

学术背景
研究聚焦癌症疫苗开发的关键瓶颈问题。尽管免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors)在临床取得进展,但仅12%患者获益,主要归因于肿瘤内细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T lymphocytes, CTLs)浸润不足。传统癌症疫苗面临三大挑战:(1) 肿瘤抗原(如多肽/核酸)易被树突状细胞(dendritic cells, DCs)内体降解,导致胞质递送效率低;(2) STING激动剂(如cyclic-di-GMP, cdGMP)存在膜渗透性差和核酸酶降解问题;(3) 阳离子纳米载体虽能促进内体逃逸,但正电荷导致肝脏非靶向积累。本研究创新性提出”树突体吞噬纳米疫苗”策略,通过抗原自呈递的树突体(dendrosomes)包裹载药纳米颗粒,实现抗原与佐剂的协同递送。

研究方法与流程
1. 纳米颗粒制备与表征
- 合成阳离子聚酯酰胺(poly(ester amide), PEA)聚合物,通过核磁共振(1H NMR)验证结构(图S1-S2)。
- 采用纳米沉淀法制备共载卵清蛋白(ovalbumin, OVA)和cdGMP的纳米颗粒NP(CG,OVA),动态光散射(DLS)显示粒径48.95 nm,zeta电位+8.0 mV,包封率>89%(图2a-c,表S1)。

  1. 树突体制备与功能验证

    • 从OVA刺激的成熟DCs提取外泌体样囊泡(dendrosomes, ODS),透射电镜(TEM)确认其保留母细胞膜蛋白(图2d)。
    • 蛋白质印迹(Western blot)显示ODS高表达MHC I、CD80/86和CCR7(图2f,S6),证实其抗原呈递和淋巴结归巢能力。
  2. 疫苗构建与体外评估

    • 通过超声挤压将NP(CG,OVA)封装入ODS,形成核心-壳结构ODS/NP(CG,OVA),粒径增至66.4 nm,zeta电位转为-18.2 mV(图2c)。
    • 共聚焦显微镜(CLSM)显示ODS/NP(CG,OVA)通过网格蛋白介导的内吞进入DCs(图S8),并促进内体逃逸(图3f-g)。
    • 流式细胞术证实该疫苗使抗原特异性DCs比例提高3倍(图3h),并显著增强CD80/86表达和IFN-β分泌(图3i-k)。
  3. 体内免疫应答评估

    • 近红外成像显示ODS/NP(CG,OVA)在淋巴结的富集量是NP(CG,OVA)的2倍(图5b-d)。
    • ELISPOT检测显示免疫后IFN-γ分泌细胞增加(图6l),LDH实验证实细胞毒性T细胞对B16-OVA肿瘤细胞的杀伤效率提升3.85倍(图6m)。
  4. 抗肿瘤效果验证

    • 预防性接种ODS/NP(CG,OVA)使B16-OVA黑色素瘤模型肿瘤完全抑制(100%保护率),而NP(CG,OVA)仅40%(图7b-e)。
    • 在MC38结直肠癌模型中,替换肿瘤新抗原ADPGK肽的纳米疫苗NADS/NP(CG,NA)实现67%保护率(图7g-j)。

关键结果与逻辑链条
- 递送效率:ODS的CCR7介导淋巴结靶向(图S6)与PEA的质子海绵效应协同,解决抗原/佐剂胞质共递送难题(图3f-g)。
- 免疫激活:抗原”交叉呈递”(cross-dressing)直接转移MHC-抗原复合物至DCs表面(图3d-e),cdGMP激活STING-TBK1-IRF3通路(图3j),共同提供T细胞活化三信号。
- 治疗优势:相比传统DC疫苗,树突体疫苗具有纳米尺度(~66 nm)、稳定性好(7天粒径不变,图2g)和易储存的特点。

研究结论与价值
科学价值:
1. 首创”树突体吞噬纳米疫苗”平台,通过仿生伪装解决阳离子载体靶向性难题;
2. 阐明抗原自呈递与STING激活的协同免疫机制,为疫苗设计提供新范式。

应用价值:
1. 可扩展至个性化肿瘤新抗原疫苗(如ADPGK肽);
2. 冻干制剂便于临床转化,优于活细胞疫苗。

研究亮点
1. 方法创新:首次将DCs来源的树突体作为纳米载体,兼具抗原呈递和淋巴结归巢功能;
2. 技术突破:PEA聚合物实现90%以上的抗原/佐剂共包封率;
3. 治疗突破:在两种肿瘤模型中实现完全保护,优于同类疫苗(如Science Advances 2024报道的坏死体疫苗)。

其他价值
该平台可适配其他疾病(如病毒感染),通过替换抗原模块拓展应用场景。作者已通过复旦大学衢州研究院(Quzhou FDU Institute)推进转化研究。

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