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不久前，東南大學生物科學與醫(yī)學工程學院教授吳富根，入選了全球頂尖前 10 萬名科學家榜單。 他說：“我們實驗室自 2013 年成立以來，累計發(fā)表 100 余篇論文，不少領(lǐng)域內(nèi)同行都曾引用這些論文。尤其是我們在亞細胞精準診療、智能響應藥物、熒光成像探針等方面的工作受到了廣泛關(guān)注?！?/span>
同樣在前不久，他和團隊在發(fā)布于 Nature Communications 的論文里，介紹了一款“納米炸彈”：HDDT 納米藥物。 HDDT 的每一個字母，分別對應著透明質(zhì)酸、樹枝狀高分子、阿霉素、酪氨酸激酶抑制劑四種物質(zhì)的英文名首字母。 HDDT“納米炸彈”能把直徑大小為 10-30 微米的癌細胞，裂解成直徑 1.6?3.2 微米大小的細胞囊泡。轉(zhuǎn)化效率非常高，將近 100% 的癌細胞可以變?yōu)槲⒚啄遗荨?/span> 借助蛋白組學和體外免疫細胞的激活，他們證明微米囊泡具備很強的免疫刺激作用，故可用于腫瘤疫苗的研發(fā)。在制備含腫瘤相關(guān)抗原的微囊泡、以及開發(fā)個性化癌癥疫苗上，該成果也能帶來新的策略。
遠遠高于外泌體不到 1% 的產(chǎn)率 幾年前，吳富根的學生在實驗中偶然發(fā)現(xiàn)的一個現(xiàn)象：當把由透明質(zhì)酸、樹枝狀高分子、阿霉素、酪氨酸激酶抑制劑組成的四組分納米藥物，給腫瘤小鼠使用之后，再將腫瘤細胞孵育，這時顯微鏡下的癌細胞竟然全部消失了。 而且，所有癌細胞全部轉(zhuǎn)為微米小泡，不僅數(shù)量非常大，均一性也很好。之后，課題組驗證了微米小泡的免疫刺激效果，并觀察微米小泡能否在腫瘤原位誘發(fā)。 實驗中，當給小鼠的尾靜脈注射“納米炸彈”之后，腫瘤組織中原位生成了大量的微米囊泡，并帶有腫瘤相關(guān)的抗原和危險因子，從而能把腫瘤組織原位轉(zhuǎn)化為疫苗庫。 這時，小鼠機體就會發(fā)生全身性的抗腫瘤免疫反應，進而實現(xiàn)癌癥的免疫治療。在兩類荷瘤小鼠模型中，該團隊還證實了如下規(guī)律：HDDT“納米炸彈”具備抑制腫瘤生長的能力，并能誘導腫瘤細胞發(fā)生免疫原性細胞死亡、以及機體的全身性抗腫瘤免疫反應。 此外，被 HDDT“納米炸彈”治愈之后的小鼠，會出現(xiàn)強烈的免疫記憶效應，這既能抑制腫瘤復發(fā)，還能起到長期抗癌的防護作用。 吳富根表示，這種通過注射納米藥物，來誘導腫瘤區(qū)域原位產(chǎn)生微米小泡的策略，解決了癌癥疫苗領(lǐng)域的免疫響應效果差、疫苗和患者之間的相關(guān)性差等問題，也攻克了自體癌癥疫苗的體外制備工藝復雜、難度高等問題，為癌癥疫苗的發(fā)展和應用提供了新思路。 使用此次方法制備的癌細胞來源的微米泡，具有出色的基礎(chǔ)研究價值和廣闊的臨床應用前景。微米泡中幾乎不含任何藥物，而且制備產(chǎn)率極高，基本所有細胞均可轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒚着?。按蛋白質(zhì)定量來算，產(chǎn)率可以達到 62%，遠遠高于外泌體不到 1% 的產(chǎn)率。 在收集這些微米泡時，只需中、低速離心機即可，無需超高速離心機處理。同時，通過簡單的超聲處理，微米泡能均一地變成直徑約 30 納米的納米泡，從而增強腫瘤滲透。因此，基于病人自體來源，可以開發(fā)個性化微米疫苗或納米腫瘤疫苗。 另外，假如需要負載其他藥物也非常便捷，只需和藥物進行孵育或做超聲處理之后，即可得到負載藥物的微米或納米泡。 總的來說，該成果不僅提供了一種在腫瘤部位原位產(chǎn)生癌癥疫苗的策略，也提供到一種既高效、又簡單的癌癥疫苗制備方法。 而在納米藥物領(lǐng)域，該成果也具有極高的應用價值，即微米泡也能作為納米載體，實現(xiàn)藥物的靶向遞送。
如何提高癌癥疫苗的免疫刺激效率？ 據(jù)介紹，此次成果隸屬于癌癥免疫治療的大范疇——它是指通過各種手段調(diào)動機體的免疫系統(tǒng)，來對癌細胞進行識別和殺傷的一種治療方法。 其優(yōu)點在于，可以充分利用機體免疫系統(tǒng)對癌細胞的識別作用，不僅能殺傷原位腫瘤，還能殺傷難以被人察覺的轉(zhuǎn)移瘤。 另外，由于免疫記憶效應的存在，患者在接受免疫治療之后，其免疫系統(tǒng)仍能保護機體免受癌細胞的再次侵襲。 因此，作為一種新的癌癥治療方法，癌癥免疫治療展現(xiàn)出廣闊的應用前景，并讓人們看到了攻克癌癥難關(guān)的一線曙光。 目前，癌癥免疫治療主要包括：免疫檢查點阻斷療法、嵌合抗原受體 T 細胞療法和癌癥疫苗等。其中，癌癥疫苗可以促進腫瘤特異性免疫刺激，是最重要的免疫治療策略之一，在癌癥的預防和治療上具有巨大潛力。 然而，在開發(fā)癌癥疫苗上，盡管科研人員耕耘已久，但卻依舊處于癌癥預防的階段。要想在癌癥患者中引發(fā)實質(zhì)性免疫應答，仍然面臨不小的挑戰(zhàn)。 核心原因在于這些疫苗的免疫原性較弱，而這是由于免疫抑制性的腫瘤微環(huán)境、以及這些疫苗中的抗原與特定患者的腫瘤之間的相關(guān)性較低等因素造成的。 但這并非“無解之題”，事實上通過使用患者自身的抗原來制備的癌癥疫苗，能最大程度地保留腫瘤特異性抗原，可以很好地提高癌癥疫苗的免疫刺激效率。基于此，吳富根開展了本次工作。
其他微米泡是否也能用于癌癥疫苗？ 如前所述，此次課題的確定源于吳富根學生無意間發(fā)現(xiàn)的四組分藥物對于微米泡的高效誘導現(xiàn)象。他們當即覺察到，該現(xiàn)象可能具有很高的研究價值，并決定集中精力推進。 期間，研究團隊先對四組分藥物進行優(yōu)化，并嘗試將其中的酪氨酸激酶抑制劑進行替換，確定凡是包含四種酪氨酸激酶抑制劑的藥物，都會具備誘導微米泡生成的能力。 然后，針對四組分納米藥物對于不同細胞誘導出泡的能力、以及出泡過程，課題組做以詳細的評估，借此確定了藥物誘導細胞出泡的普適性。 接著，他們測試了納米藥物在體外刺激免疫系統(tǒng)的能力，發(fā)現(xiàn)它確實有作為癌癥疫苗的潛在可能性。 隨后，在體內(nèi)實驗中，對于納米藥物的腫瘤靶向性、腫瘤區(qū)域原位出泡的能力、免疫刺激效果和癌癥治療效果，課題組又做以多方位的評價。 最后，對于腫瘤細胞來源的微米泡，則進行了全面的表征。得到審稿意見之后，又對實驗細節(jié)進行反復推敲和補充。
而在投稿之前，吳富根團隊研究該課題已有三年之久，一直等到大家都覺得滿意才進行投稿。但在第一輪審稿時，四位評審專家仍然提出了不少意見。 為此，課題組耗時半年補充大量的實驗，并撰寫一萬余詞的回復稿。在審稿人的建議下，該團隊又對微米小泡做以更加全面的表征，以充分了解這種微米小泡的來源、蛋白組成、以及作為癌癥疫苗的免疫刺激作用。 根據(jù)相關(guān)評審意見，他們還對體內(nèi)原位腫瘤殺傷和出泡、全身性免疫刺激效果、對轉(zhuǎn)移瘤的抑制情況、以及免疫記憶效果等實驗進行查漏補缺，讓工作的邏輯嚴密性得以完善。 最終，對于微米小泡被用于腫瘤原位疫苗的應用前景，所有評審專家都點贊認可，也對論文整體的納米藥物制備、體外微米小泡的表征、免疫刺激效果的整體評估、體內(nèi)腫瘤靶向和原位出泡、免疫刺激和免疫記憶效果的實驗流程，給予高度了評價。 后續(xù)兩個月，他們又按照期刊編輯的要求，對論文做進一步的完善，并于近日發(fā)表在 Nature Communications 上 [1]。 論文題為《原位生成微米大小的腫瘤細胞衍生囊泡作為自體癌癥疫苗以增強全身免疫反應》（In situ generation of micrometer-sized tumor cell-derived vesicles as autologous cancer vaccines for boosting systemic immune responses）發(fā)表，該團隊的博士生郭育新是第一作者，吳富根擔任通訊作者。
目前，圍繞此次發(fā)現(xiàn)的細胞來源微米泡，課題組正在開展新的研究，包括探索不同種類細胞來源的微米泡，在機體免疫刺激方面的效果、以及將它們用作癌癥疫苗的可行性等。 此外，他們還會將微米泡進一步納米化，并讓其負載抗癌藥物，從而研究這種囊泡在藥物遞送方面的應用前景，以及相比納米載體到底有哪些優(yōu)勢。 同時，其也希望能在實際的臨床實驗中，驗證這項成果的治療效果，因此十分期待可以攜手業(yè)界，推進成果的臨床轉(zhuǎn)化。 參考資料： 1.Guo, Y., Wang, S. Z., Zhang, X., Jia, H. R., Zhu, Y. X., Zhang, X., ... & Wu, F. G. (2022). In situ generation of micrometer-sized tumor cell-derived vesicles as autologous cancer vaccines for boosting systemic immune responses. Nature Communications, 13, 6534. |
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