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蘇州大學(xué)藥學(xué)院藥劑系劉密作為通訊作者在Advanced Materials在線發(fā)表題為“Immunotherapy and Prevention of Cancer by Nanovaccines Loaded with Whole-Cell Components of Tumor Tissues or Cells” 的研究論文 (Featured), 發(fā)明了一種所有類型癌癥可以通用的預(yù)防性和治療性癌癥疫苗的制備方法。該方法將癌細胞或腫瘤組織全細胞組分通過PLGA納米粒重新組裝成納米級的納米疫苗。所制備的納米疫苗對肺癌和黑色素瘤預(yù)防痊愈率為100%和70%。并可有效治療黑色素瘤和三陰性乳腺癌。劉密課題組已為該納米疫苗的制備方法、相關(guān)疫苗系統(tǒng)和藥物劑型系統(tǒng)申請了10余項國際和國內(nèi)發(fā)明專利。后續(xù)相關(guān)研究成果正在投稿中。

圖1（a）將癌細胞或腫瘤組織全細胞組分重組為納米疫苗的示意圖；（b）將癌細胞或腫瘤組織全細胞組分重組為納米疫苗的制備方案；（c）納米疫苗引起癌細胞特異性免疫反應(yīng)的作用機理圖。

癌癥疫苗是癌癥免疫治療和預(yù)防的主要手段之一。癌細胞和腫瘤組織內(nèi)含有各種癌癥特異性和癌癥相關(guān)的突變和新生抗原（Neo-antigens）， 所以癌細胞和腫瘤組織本身尤其是癌細胞和腫瘤組織全細胞組分是最好的抗原庫，也是制備預(yù)防性和治療性癌癥疫苗的最佳抗原原料。

最近幾年興起的癌細胞全細胞基因組分析或蛋白質(zhì)組分析，可以通過與健康細胞比較分析找到某些癌細胞內(nèi)的突變產(chǎn)生的新生抗原（Neo-antigen），采用這些抗原制備的個體化定制疫苗在臨床實驗中表現(xiàn)出了不錯的治療效果。但是上述疫苗費時、費力且費錢，而且一個病人只能找到有限的幾種新生抗原，并且分析的癌細胞數(shù)量有限而腫瘤組織內(nèi)部癌細胞之間差異性又很大，所以其臨床應(yīng)用和治療效果受到了一定的限制。

癌癥疫苗所負載的癌癥抗原種類越多，疫苗能刺激產(chǎn)生的癌細胞特異性免疫反應(yīng)就會越廣泛，疫苗的效果也會越好。雖然癌細胞或腫瘤組織含有所有的癌癥新生抗原，是最好的疫苗制備材料，但是由于傳統(tǒng)疫苗制備技術(shù)的局限，無法制備全細胞組分的癌癥疫苗。這主要是由于全細胞組分中除了水溶性組分以外還有很多非水溶性組分，而非水溶性組分無法溶于水和常用有機溶劑的特點使得其無法被負載于疫苗劑型內(nèi)進行有效的藥物遞送。而細胞內(nèi)這些大量的非水溶性組分（如膜蛋白等）中含有很多癌癥特異性和癌癥相關(guān)的突變和新生抗原（Neo-antigens），這就使得傳統(tǒng)的疫苗制備方法無法發(fā)揮癌癥疫苗最大的功效。本研究采用8M尿素增溶癌細胞或腫瘤組織裂解產(chǎn)生的非水溶性組分，并將水溶性組分和非水溶性組分均負載于納米疫苗中，這樣就成功的將癌細胞或腫瘤組織的全細胞組分重組成了納米疫苗（圖1a和b）。

為了最大程度的增加癌癥抗原的負載量，全細胞組分被同時負載于納米疫苗內(nèi)部和表面。為了增加疫苗的功效，免疫佐劑被和全細胞組分共負載于納米疫苗中，這樣就極大地增強了納米疫苗激活抗原特異性T細胞的能力?？乖岢始毎ˋPCs）喜歡吞噬納米級的物質(zhì)，所以納米疫苗更容易被抗原提呈細胞吞噬并進而激活癌細胞特異性免疫反應(yīng)（圖1c）。

癌癥預(yù)防性實驗結(jié)果表明（圖2），本研究所制備的納米疫苗可以有效的預(yù)防小鼠肺癌（100%）和黑色素瘤（70%）。癌癥治療性實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖3），納米疫苗可以有效的治療小鼠的黑色素瘤和三陰性乳腺癌，并可使部分小鼠（25%）痊愈。而PD-1抗體可將納米疫苗治療黑色素瘤荷瘤小鼠的痊愈率提高到40%。此外，二甲雙胍也可以進一步提高納米疫苗的治療效果。

圖2納米疫苗預(yù)防肺癌和黑色素瘤實驗結(jié)果。（a）小鼠模型中納米疫苗預(yù)防肺癌時，疫苗給藥及腫瘤接種時刻表；（b）小鼠模型中納米疫苗預(yù)防肺癌時，肺癌腫瘤生長曲線；（c）小鼠模型中納米疫苗預(yù)防肺癌時，小鼠生存曲線；（d）小鼠模型中納米疫苗預(yù)防黑色素瘤時，疫苗給藥及腫瘤接種時刻表；（e）小鼠模型中納米疫苗預(yù)防黑色素瘤時，黑色素瘤腫瘤生長曲線；（f）小鼠模型中納米疫苗預(yù)防黑色素瘤時，小鼠生存曲線。

圖3納米疫苗在小鼠模型中治療黑色素瘤的實驗結(jié)果。（a）納米疫苗給藥時刻表；（b）和（d）腫瘤生長曲線；（c）和（e）小鼠生存曲線；（f）痊愈小鼠腫瘤二次接種后的腫瘤生長曲線和（g）生存曲線；（h）納米疫苗與αPD-1聯(lián)合治療的給藥時刻表；（i）和（k）聯(lián)合治療時的腫瘤生長曲線；（j）和（l）聯(lián)合治療時的生存曲線。

通過對納米疫苗免疫化小鼠的T細胞和腫瘤微環(huán)境進行分析（圖4），研究發(fā)現(xiàn)納米疫苗可以高效誘導(dǎo)腫瘤特異性T細胞，并同時激活針對腫瘤細胞的適應(yīng)性和先天性免疫反應(yīng)。熒光多靶點免疫檢測分析顯示（圖5），納米疫苗通過增加腫瘤微環(huán)境中免疫細胞，尤其是B 細胞，的含量等促進了腫瘤部位三級淋巴結(jié)構(gòu)的形成，而最近研究表明腫瘤部位三級淋巴結(jié)構(gòu)的形成對于癌癥免疫治療效果至關(guān)重要。此外，納米疫苗增加了小鼠體內(nèi)中央記憶性T細胞（Tcm）、效應(yīng)記憶性T細胞（Tem）和組織駐留記憶性T細胞（Trm）的含量。這樣就使得小鼠體內(nèi)產(chǎn)生了可以識別和殺傷癌細胞的長期免疫記憶。

圖4. 納米疫苗治療后小鼠的T細胞和腫瘤微環(huán)境分析。（a）對治療后腫瘤組織進行CD3（T細胞）、CD11c（樹突狀細胞）、B220（B細胞）、F4/80（巨噬細胞）、CD49b（NK細胞）和DAPI（細胞核）的多重?zé)晒饷庖呓M化檢測；（b）對治療后腫瘤組織進行CD3、CD4、CD8、FOXP3、IFN-γ和DAPI的多重?zé)晒饷庖呓M化檢測；（c） 對治療后腫瘤組織進行F4/80、CD163、CD80、PD-1、PD-L1、DAPI的多重?zé)晒饷庖呓M化檢測；（d）和 （e）納米疫苗免疫治療后小鼠的脾臟中的癌細胞抗原特異性CD8+ T細胞和CD4+ T細胞含量分析。

圖5. 納米疫苗治療后的小鼠黑色素瘤腫瘤微環(huán)境中的B細胞聚集以及多種免疫細胞形成的三級淋巴結(jié)構(gòu)。CD3（T細胞）、CD11c（樹突狀細胞）、B220（B細胞）、F4/80（巨噬細胞）、CD49b（NK細胞）和DAPI（細胞核）。

本研究制備納米疫苗的步驟簡便，可在一天或幾天內(nèi)完成制備（取決于是否需要冷凍干燥）。納米疫苗制備所使用的PLGA和尿素均為FDA批準(zhǔn)使用的藥用輔料，制備所得納米疫苗劑型簡單。這些優(yōu)點使得該納米疫苗安全性較好，便于臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用。而且由于納米疫苗劑型簡單，這使得其便于生產(chǎn)和生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。

總之，這項研究發(fā)現(xiàn)了一種通用型的癌癥疫苗制備方法，可以制造基于癌細胞或腫瘤組織的納米疫苗，該納米疫苗可以用于癌癥的免疫治療，預(yù)防癌癥的發(fā)生、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。

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參考資料：

[1]https:///10.1002/adma.202104849