基于聚集诱导发光光敏的新型纳米疫苗制备及其抗肿瘤效应的机制研究

[abstract]: Tumor vaccines are recognized as one of the most possible approaches to cure cancers through introduction of protective immunity. In most cases, this protective effect can be enhanced by immunologic adjuvants. But the problems here are the inherent disadvantages that immunologic adjuvants have, including low stability, strict storage conditions, and limited cellular immune response. In this study, aggregation-induced emission luminogen (AIE)-based photosensitizer is obtained by appropriate control of specifications of reactive oxygen species (ROS), which has transfer ability of antigen as well as adjuvants function after combined with ovalbumin (OVA). Further analysis will focus on the mechanisms of how anti-tumor effect finally generated through processes including proper control and release of ROS, microenvironment formation after antigen presenting by DC, antigen specific CD8+T cells activation, and establishment of immunological memory. The preliminary results will contribute to the preparation of effective anti-tumor adjuvants, and also provide some insights of new techniques and methods for adjuvants preparation.

摘要：疫苗被认为是根除肿瘤的最有效手段之一。佐剂具有增强疫苗免疫应答的作用，但目前存在安全性不稳定、存储条件苛刻和难以诱发细胞免疫等问题。本研究利用聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)光敏纳米微粒产生活性氧簇(Reactive oxygen species, ROS)的能力，通过优化控释ROS的条件，针对性地制备了具有传递和佐剂双功能的携OVA抗原的AIE光敏纳米疫苗。研究系统地探讨了制备工艺条件对微粒结构功能的影响规律，获得结构可控的AIE光敏纳米微粒；课题将进一步揭示该系统作为佐剂与传递抗原载体增强免疫应答的机制：通过控释ROS为树突细胞(Dentritic cell, DC)抗原递呈及成熟提供所需微环境，继而活化CD8+T细胞，增强抗肿瘤效应，产生免疫记忆效应。课题成果有望提高疫苗佐剂研究水平，为开发安全、有效的肿瘤疫苗提供新技术和思路。

本项目鉴于AIE光敏纳米微粒产生ROS（95%以上为单线氧的能力，构建了一种新型的具有定向传递和佐剂双功能的载有OVA抗原的AIE光敏纳米疫苗。通过体内外研究AIE光敏纳米微粒控释ROS促进DC抗原递呈，激活其成熟；继而活化抗原特异性CD8+T细胞，增强抗肿瘤效应，最终促进产生免疫记忆而起到免疫功效。本研究结果为开发安全、新型高效的纳米佐剂疫苗提供了新的思路。.同时我们也构建了一种基于AIE光敏剂调控的荧光和光敏双激活前体药物(HCA-SS-HCPT)，其同时具有示踪和协同抗肿瘤活性双重作用，并在体内外验证了其抗肿瘤效果。HCA-SS-HCPT由一个4-二甲氨基-2’-羟基查耳酮(4-dimethylamino-2’-hydroxychalcone, HCA)的聚集诱导发光原(AIEgen)，二硫键连接物(-SS-)和抗肿瘤化学药物羟基喜树碱(hydroxycamptothecin, HCPT)组成。HCA-SS-HCPT纳米微球平均粒径约126nm，由于共轭HCPT的猝灭效应，这些纳米粒子辐射性微弱，在水性介质中产生的ROS可忽略不计。由于谷胱甘肽在癌细胞内的浓度比血液中高1000倍多，在这种情况下-SS-被切割，释放完整的HCPT和HCA，使HCA的荧光和ROS生成能力恢复。体内外研究表明，被切割的HCA不仅可以示踪传递的HCPT，更重要的是在光照下产生少量的无毒的促氧化剂ROS，其通过氧化治疗使测试的四种肿瘤细胞对HCPT更加敏感，从而达到显著协同增强抗癌效果的目的。该设计为在临床上增强肿瘤细胞对化疗药物敏感性而提高抗肿瘤疗效提供了新技术。.综上，我们以AIE为基础的设计通过概念验证为肿瘤免疫治疗提供了新思路和技术平台。