脂质体阿霉素新辅助化疗助力肿瘤膜抗原基纳米疫苗的免疫保护
利用脂质体多柔比星的新辅助化疗提高基于肿瘤膜抗原纳米疫苗的免疫保护
背景与意义
肿瘤外科手术是治疗实体瘤的主要方式,但术后肿瘤的复发和转移仍然是一个亟待解决的难题。目前,个性化免疫疗法中一种新兴的策略是基于自体肿瘤细胞膜抗原的疫苗(tumor membrane antigen-based vaccines, TMVs)。这种疫苗利用患者自身肿瘤细胞作为抗原的来源,能够激活免疫反应,从而降低术后复发和转移风险。然而,自体肿瘤细胞的临床应用效果仍然受限,其原因之一是肿瘤细胞具有较弱的免疫原性。
在临床实践中,患者通常在接受基于肿瘤抗原的个性化疫苗治疗之前,还会经历各种治疗手段,例如术前全身化疗(新辅助化疗,neoadjuvant chemotherapy)。研究表明,化疗可以通过免疫原性细胞死亡(immunogenic cell death, ICD)的方式,改变肿瘤免疫微环境并释放肿瘤相关的抗原和信号,但化疗的免疫抑制副作用也可能削弱疫苗的效果。目前尚未有研究直接探讨新辅助化疗对基于肿瘤膜抗原疫苗的疗效影响。
为此,Yang Chen教授等人展开了一项系统研究,旨在探讨术前化疗对基于自体肿瘤膜抗原疫苗疗效的影响,并评估脂质体包裹的多柔比星(nanoparticle-bound doxorubicin, NP-Dox)在提升疫苗免疫保护作用中的潜力。
论文来源
这篇研究论文由Yang Chen、Hao Qin、Nan Li等作者完成,其研究单位包括中国科学院纳米科学与技术研究中心、中国科学院大学、中国首都医科大学等。论文于2025年1月21日发表在《Cell Reports Medicine》上,题为“Neoadjuvant chemotherapy by liposomal doxorubicin boosts immune protection of tumor membrane antigens-based nanovaccine”。
研究过程详述
研究流程及方法
癌细胞膜提取及纳米疫苗制备
研究首先通过外科手术切除三组小鼠的肿瘤:无化疗(TM组)、自由多柔比星化疗(DTM组)和脂质体包裹的多柔比星化疗(NTM组)。通过酶处理和超声处理提取三组肿瘤膜(TM、DTM、NTM),并将其与包裹toll样受体7/8激动剂Resiquimod(R848)的PLGA纳米颗粒(PLGA-R848)共挤压,制备三种肿瘤膜纳米疫苗(TM-NPs、DTM-NPs和NTM-NPs)。肿瘤膜蛋白质谱分析
研究通过蛋白质组学分析,比较三种肿瘤膜(TM、DTM和NTM)的蛋白组成及其免疫相关通路的差异。结果显示,NTM组的膜蛋白显著上调免疫效应过程相关蛋白,如MHC I类分子及其呈递抗原能力。这些变化表明NP-Dox化疗不仅改变了肿瘤膜的免疫特性,还增强了其免疫原性。体外免疫效应研究
在体外检测中,三种纳米疫苗被骨髓来源的树突状细胞(bone marrow-derived dendritic cells, BMDCs)内化并诱导其成熟。NTM-NPs组显著提高了BMDCs的共刺激因子(CD80和CD86)表达,并通过酶联免疫吸附实验(ELISA)检测发现其促炎性细胞因子(IL-1β, IL-6, TNF-α)分泌量均显著提高。此外,TMVs能够直接激活分离的小鼠CD8+ T细胞,NTM-NPs组表现出更高的T细胞激活效率。体内免疫研究与肿瘤模型实验
研究在4T1乳腺癌和B16-F10黑色素瘤小鼠模型中进行了体内实验,观察术后疫苗免疫对肿瘤复发和转移的抑制效果。实验发现,与其它两组疫苗相比,NTM-NPs组不仅显著促进了肿瘤部位浸润的效应性CD8+ T细胞数量,还抑制了调节性T细胞(Tregs)的比例。NTM-NPs组在抑制术后复发和转移的同时,能够显著延长小鼠生存期。安全性评估和免疫微环境分析
化疗后小鼠体重在初期略有下降,但逐渐恢复,H&E染色未发现主要器官有明显的组织学损伤。此外,在NTM-NPs组的肿瘤微环境中观察到促炎性M1型巨噬细胞的显著增加,同时肿瘤促进性的M2型巨噬细胞比例降低,进一步证实NP-Dox在改善免疫微环境中的作用。
数据支持
- 蛋白组学数据显示,NTM组识别出多达359种独特的免疫相关蛋白,上调的MHC I类抗原呈递通路直接证实NP-Dox化疗对肿瘤免疫原性提升的作用。
- 体外实验中,NTM-NPs组诱导BMDCs产生IL-6的量达312 pg/mL,比TM组提高了约三倍。
- 在4T1模型中,NTM-NPs组100%小鼠未发生肿瘤复发,而DTM-NPs和TM-NPs组分别有62.5%和87.5%小鼠出现复发。
研究结论及意义
研究表明,术前使用NP-Dox可以通过以下机制提高基于肿瘤膜抗原疫苗的疗效: 1. 增强肿瘤部位免疫微环境的激活状态。 2. 显著上调肿瘤膜抗原及免疫相关分子表达。 3. 提高疫苗对树突状细胞的内化及诱导其成熟的效率。 4. 有效激活抗肿瘤的效应性T细胞。
这些成果证明了新辅助化疗通过诱导肿瘤细胞免疫原性变化,不仅可以增强术后疫苗的免疫保护能力,还为个性化肿瘤疫苗的临床应用提供了新的策略。
研究亮点
- 方法创新:本研究采用脂质体包裹的多柔比星,通过提高药物靶向性和减少副作用,实现了肿瘤膜免疫属性的显著改造。
- 重要发现:首次发现术前化疗显著提高了TMVs的免疫疗效,且优化后的NTM-NPs疫苗在体内外实验中均表现出优异的抗肿瘤性能。
- 临床潜力:研究明确指出术前化疗药物的选择对疫苗制备的关键性,可为肿瘤患者的个性化治疗提供理论依据。
该研究以精准的机制探索和详尽的数据验证,为未来肿瘤免疫治疗中的化疗-疫苗联合策略奠定了重要基础,具有极高的科学价值和临床意义。