新型激光免疫疗法治疗皮肤黑色素瘤过程中光热梯度对细胞免疫的影响

Cutaneous melanoma is the most lethal form of skin cancer. Traditional therapies have a poor efficacy and a high recurrence rate. Photoimmunotherapy (PI) proposed by the applicant is a novel treatment modality combining targeted therapy and immunotherapy. PI has been proven to be highly efficacious with a low tumor recurrence rate. In our previous studies, PI increased the expression of heat shock proteins (HSPs) through photothermal effect and activated cell-mediated immunity, as its main anticancer mechanism. During PI treatment, the targeted tumor tissues experience temperature increases with a photothermal gradient. However, the role of different tissue temperatures on the induced immune responses during PI is not well understood. We speculate that different tissue temperatures have different effects on activating cell-mediated antitumor immunity. It is further hypothesized that a certain temperature range with a certain maximum temperature in the PI-induced photothermal gradient could maximize the activation of HSPs and cell-mediated immunity. In order to test the hypothesis, the following two studies will be conducted. 1. Cell-mediated immune mechanism of PI for cutaneous melanoma; 2. Effect of different temperature ranges under certain maximum temperatures in the photothermal gradient on HSP expression and cellular immunological responses. A better understanding of the mechanism of photoimmunotheray can lead to its optimization, laying the foundation to develop a complete cure for cutaneous melanoma.

皮肤黑色素瘤是对人类危害最大的皮肤肿瘤，传统治疗方法疗效差、复发率高。激光免疫疗法是申请人开创的集肿瘤靶向治疗和免疫治疗为一体的治疗方法，临床治疗皮肤黑色素瘤疗效好、复发率低。前期实验发现该疗法通过产生光热效应增加热休克蛋白表达，进而激活细胞免疫是其主要抗癌机制。治疗过程中肿瘤组织内光热温度呈梯度分布，即光热梯度。但目前尚不清楚光热梯度中哪个温度区域发挥了主要作用？我们推测不同最高温度下的光热梯度及光热梯度中的不同温度激活肿瘤细胞免疫的能力不同，可能某一最高温度下的光热梯度或光热梯度中某一温度激活热休克蛋白和细胞免疫的能力更强。为验证这一假说，我们拟行以下两方面研究：1.激光免疫疗法治疗皮肤黑色素瘤细胞免疫机制研究；2.不同最高温度下的光热梯度及光热梯度中的不同温度对HSPs表达及细胞免疫应答的影响研究。期望揭示作用机制，进一步优化激光免疫疗法，为彻底治愈皮肤黑色素瘤奠定基础。

背景 激光免疫疗法通过光热效应增加热休克蛋白（HSP）表达，进而激活细胞免疫是其主要抗癌机制。治疗过程中肿瘤组织内光热温度呈梯度分布，即光热梯度。但目前尚不清楚光热梯度中哪个温度区域发挥了主要作用？ 除HSP外，是否还有其他免疫分子参与？.目的 探索激光免疫疗法的免疫学作用及机制；揭示光热梯度中不同温度在激光免疫疗法治疗皮肤黑色素瘤过程中对免疫分子的影响，为激光免疫治疗肿瘤探寻最佳光热剂量提供实验依据。.方法 构建黑色素瘤动物模型，测量瘤体体积、生存率、病理活检观察激光免疫疗法治疗黑色素瘤疗效和免疫作用。通过热电偶和热成像仪测定治疗过程瘤体温度，采用q-PCR、Elisa和免疫蛋白印记方法测定干扰素（INF）、HSP等损伤相关分子模式（DAMPs）释放表达，通过流式细胞术、免疫组化技术 测定DC细胞成熟和T细胞浸润情况。.结果 激光免疫疗法可显著抑制黑色素瘤生长，并激活机体免疫抑制远处肿瘤增殖，延长小鼠生存时间；大幅度上调IFN-α、IFN-β表达，促进小鼠DC细胞成熟、CD4+、CD8+T细胞在肿瘤部位浸润。激光照射瘤体组织升温，随着照射时间的增加温度逐渐增加，在前3min内温度急剧增加，3min后温度趋于稳定。随着肿瘤瘤体深度增加温度递减，在0.75 W/cm2 808nm激光照射下黑色素瘤瘤体表面温度可高达73℃。40-50℃温度区间是DAMPs表达最高的个蛋白表达量均有明显的升高，激光免疫治疗所产生光热梯度中的40-50℃温度区间是激活细胞免疫的重要区间。.结论 激光免疫疗法治疗黑色素瘤确凿有效，可激活机体系统免疫抑制远处瘤体，IFN上调、DAMPs表达释放增多促进DC细胞成熟、T细胞浸润是其免疫机制。治疗过程中温度区间在35-73℃见，其中40-50℃是最主要的免疫激活光热梯度区间。基于以上极具前景的基础研究结果，可进一步将激光免疫疗法推向临床，温控于40-50℃间有望获得最佳疗效。