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我国学者在微球型肿瘤治疗性疫苗方面取得重要进展
2020年06月23日    作者: 杨晓伟 赵志坚 朱旺喜 陈拥军    发布 : 化学科学部

在国家自然科学基金(批准号:21622608,21821005)等项目的资助下,中国科学院过程工程研究所马光辉/魏炜研究团队基于临床已批准的生物材料设计并制备了自愈合微球,并以此构建了可协同调控免疫微环境的治疗性肿瘤疫苗,在动物模型上实现了多种肿瘤的有效控制。研究成果以“自愈合微球协同调控免疫微环境用于高效肿瘤疫苗”(Self-healing microcapsules synergetically modulate immunization microenvironments for?potent cancer vaccination)为题,于5月22日在线发表于《科学进展》(Science Advances)刊物上,论文链接:https://advances.sciencemag.org/content/6/21/eaay7735.(DOI:10.1126/sciadv.aay7735)。

肿瘤免疫疗法在2013年被《科学》杂志评为十大科学突破榜首。肿瘤疫苗能够调动机体自身的免疫细胞杀伤肿瘤,临床应用前景广阔,然而单独注射肿瘤抗原难以激发有效的免疫应答,急需发展安全高效的免疫增强策略。

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图1.微球型肿瘤治疗性疫苗构建及作用机制:基于独特的“后包埋”策略,高效装载肿瘤抗原(上);通过注射部位免疫微环境的协同调控,显著增强疫苗的免疫应答水平(下)

为解决上述难题,研究团队通过调控复乳演变过程成功制备了表面多孔、内部贯穿结构的聚乳酸大孔微球,并以此提出了构建肿瘤治疗性疫苗的新策略:利用聚乳酸较低的玻璃态转化温度,建立独特的“后包埋”温和装载方法,有效保护抗原的活性;通过合理设计微球的尺寸和结构,实现抗原释放行为与细胞募集行为耦合,显著提升抗原的摄取效率;利用微球降解产生的局部酸环境,增强抗原提呈细胞的募集和细胞因子的分泌,促进抗原交叉提呈和细胞免疫应答。基于上述协同作用,该肿瘤疫苗单次注射后,即可引起持续且高效的免疫应答,显著抑制淋巴瘤、黑色素瘤、乳腺癌等多种肿瘤的进展,并显示出了非常好的安全性。

据研究人员介绍,该微球使用的聚乳酸是已被CFDA批准可注射的生物材料,通过巧妙的设计可以使微球发挥更高的免疫增强性能;该剂型可以作为疫苗底盘差异化装载不同类型的抗原和佐剂,其独特的后包埋方式也有利于临床医生对剂型的现场配置。鉴于上述应用转化潜力,该剂型目前正在与医院合作,进行肿瘤新抗原个体化免疫治疗的研究。

在国家自然科学基金的持续资助下,该研究团队近年来发现和创制了一系列疫苗递送新剂型:通过构建颗粒化乳液模拟与病原体的粘弹性、流动性以及表面图案化,实现了与抗原递呈细胞的三维动态相互作用(Nat Mater 2018, 17, 187);发现了聚乙二醇化二维材料的隐形免疫活化效应和机制,为疫苗佐剂和递送提供了新策略(Nat Commun 2017, 8, 14537);构建了仿生细菌疫苗,通过模拟细菌感染过程显著增强抗原的递送效果(Adv Sci 2017, 4, 1700083);基于磁小体构建了新型肿瘤疫苗,借助磁场作用显著增强在淋巴结内的滞留(ACS Cent Sci 2019, 5, 796);利用碳酸钙自组装载体在酸性溶酶体中产生CO2的效应,实现了抗原的溶酶体逃逸和交叉提呈(Small 2018, 14, 1704272)。这些疫苗剂型部分已通过伦理批准进入临床前研究。

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