PD-1靶向的siRNA纳米递送系统的构建及应用于前列腺癌免疫治疗的研究

PD-1, which is widely distributed on the surface of activated T cells, binds to PD-1 ligand (PD-L1) on the surface of tumor cells, causing T cell immunosuppression.This is an important cause of tumor immune escape. Recent studies have shown that the inactivation of glycogen synthase kinase 3 (GSK-3) can inhibit the expression of PD-1 receptor on T cells, remove immunosuppression and restore T cell lethality. In this study, siRNA is specificly delivered to T cells to silence GSK-3, down-regulate the expression of PD-1 on T cell surface, recover T cell immune function, and achieve tumor immunotherapy. We modify the polypeptide polymeric carriers which we synthesized earlier with polyethylene glycol,to let them circulate long in the body.The carrier can self - assemble into stable nano - micelles in water and effectively load the siRNA. PD-1 antibody and PEG are chemically bonded to the outermost layer of the whole structure.Nano-micelles can be targeted to T cells by means of PD-1 antibody, delivering siRNA to T cells, down-regulating the expression of PD-1, and relieving tumor immunosuppression.At the same time PD-1 antibody can block the PD-1 receptor on T cell surface, blocking the recognition of PD-1 and PD-L1, so that PD-1 antibody and siRNA play a synergistic effect.

广泛分布于活化T细胞表面的程序性死亡受体1(PD-1)可与肿瘤细胞表面PD-1配体(PD-L1)结合,引起T细胞免疫抑制,是肿瘤免疫逃逸重要原因。最新研究表明,糖原合酶激酶3(GSK-3)失活可抑制T细胞表面PD-1受体表达,解除免疫抑制,恢复T细胞肿瘤杀伤力。本课题将siRNA特异性输送至T细胞来沉默GSK-3,下调T细胞表面PD-1表达,恢复T细胞免疫功能,实现肿瘤免疫治疗。对前期合成的多肽类聚合载体进行聚乙二醇(PEG)修饰,使其可在体内长循环。该载体在水中能自组装成稳定纳米胶束,并可有效荷载siRNA药物,PD-1抗体与PEG以化学键连接后位于整个结构最外层,纳米胶束可借助PD-1抗体主动靶向T细胞,将siRNA药物递送至T细胞,下调PD-1表达,解除肿瘤免疫抑制。同时PD-1抗体又可封闭T细胞表面PD-1受体,阻断PD-1和PD-L1识别,使PD-1抗体与siRNA发挥协同作用。

免疫检查点阻断的免疫治疗是肿瘤新兴治疗手段，但免疫逃逸过程中还触发了其他抑制点，如吲哚胺2，3-双加氧酶(IDO)所导致的色氨酸代谢途径。双机制的联合可增强抗肿瘤的免疫治疗效果，但协同递送两种免疫药物是一个挑战。课题基于肿瘤归巢和穿透肽构建一种自组装肿瘤靶向纳米递送系统，协同递送siPD-L1和IDO抑制剂1-甲基色氨酸（1MT），实现双重阻断免疫检查点，提升抗肿瘤免疫治疗。.课题首先构建了共载免疫检查点阻断剂多肽纳米胶束，利用胆固醇化的多肽单体，制备成共载小干扰RNA siPD-L1和IDO抑制剂1MT的靶向纳米胶束（Co-CHL）并进行了粒径、zeta电位，载药量和包封率等考察。.第二，以乳腺癌为肿瘤模型，对Co-CHL的抗肿瘤作用和机制进行了体外研究。以4T1细胞为研究对象，进行了细胞毒性，细胞摄取、胞内分布、内涵体逃逸及基因转染能力和犬尿氨酸生成抑制实验等研究。结果表明siPD-L1有效实现细胞转染，降低肿瘤细胞PD-L1表达；而且细胞可以更多地摄取1MT，减少犬尿氨酸的生成。而后的实验发现Co-CHL可以解除肿瘤细胞对淋巴细胞的免疫抑制，恢复淋巴细胞的肿瘤杀伤力。.第三，以乳腺癌荷瘤小鼠为模型，对Co-CHL的抗肿瘤药效、机制和安全性进行了体内评价。在4T1小鼠乳腺癌的模型上考察了Co-CHL体内分布、安全性和抗肿瘤作用。结果显示，Co-CHL具有肿瘤靶向性，可以显著抑制肿瘤生长，毒性低安全性高。抗肿瘤免疫机制研究发现肿瘤浸润淋巴细胞中CD8+/CD4+比例显著升高，而肿瘤组织IL-2和IFN-γ水平也有显著提高。.课题研究表明我们所构建的Co-CHL免疫治疗系统在体内外均有明显的抗肿瘤作用，共载的基因药物和小分子免疫调节剂在机制上发挥协同作用，我们的研究为纳米技术用于肿瘤的免疫治疗提供了新思路。