免疫抑制肿瘤微环境响应性靶向递药系统的设计及其逆转中性粒细胞促肿瘤向分化的研究

When trying to repair tumor, a “wound that never heal”, tumor associated neutrophils (TANs) is always “domesticated” as an immunosuppressive subtype with protumor effect by tumor microenvironment. TGF-β is the key factor of this TANs protumor differentiation. This mechanism is especially classical in malignant tumors, like melanoma, triple-negative breast cancer. Reverse of protumor polarization for TANs by TGF-β inhibitors is expected as a new strategy for the above mentioned malignant tumors. However, at present, there is still lack of reliable method to target TANs, or still have drawbacks of poor curative effect and toxicity to the normal immune system of the body. So how to effectively regulate antitumor polarization of TANs without normal tissue damage, is an urgent problem to be solved. In the study, a gambogic acid loaded targeted drug delivery system, with immunosuppressive tumor microenvironment responsive profile, will be prepared to reverse TANs protumor differentiation. The drug release and antitumor mechanism, as well as tumor targeting profile will be systemically studied. The cancer curative effect will be evaluated by tumor models which can mimic clinical treatment scheme. The project will provide important ideas for finding safe and effective new immunotherapy strategy, which has important scientific significance and application potential.

肿瘤相关中性粒细胞（TANs）在试图修复肿瘤这一“永不愈合的伤口”失败后，会被免疫抑制性肿瘤微环境“驯化”为促肿瘤作用的免疫抑制亚型，TGF-β为TANs促肿瘤向分化的关键因子。这一机制在黑色素瘤、三阴性乳腺癌等高恶性程度的肿瘤中尤为典型，利用TGF-β抑制剂逆转TANs促肿瘤向分化，有望成为高恶性肿瘤的新治疗策略。目前尚缺少以TANs为靶标的可靠方法，或存在疗效不理想、对机体正常免疫系统产生毒性等问题。如何高效的调控TANs抗肿瘤向免疫极化，而不使正常组织受到损伤和机体免疫功能发生紊乱，是需要解决的关键问题。本项目拟以TGF-β抑制剂藤黄酸为模型药物，构建可响应免疫抑制性肿瘤微环境、可逆转TANs促肿瘤向分化的靶向递药系统，系统评价其释药与抗肿瘤机理、靶向性，并构建可模拟临床治疗方案的肿瘤模型评价其疗效。项目将为寻找安全、有效的新免疫治疗策略提供重要思路，具较重要科学意义与应用前景。

肿瘤在进展与治疗干预过程中，会利用机体正常炎症转变程序加重肿瘤微环境（TME）免疫抑制，TGF-β是促进TME免疫抑制的核心。项目以TGF-β为关键因子、肿瘤相关中性粒细胞（TANs）为关键细胞，围绕逆转免疫抑制TME总目标，对肿瘤相关免疫抑制机制阐述与纠正策略设计等进行了一系列研究：①发现藤黄酸（GA）能打破TGF-β/MMP正反馈环路，从而发挥多重抑制TGF-β的作用。②基于此构建了一种实现GA与光动力治疗（PDT）相互协同的纳米制剂，能够克服GA局限性，强化其所诱导副凋亡作用。③进一步阐述了PDT后期免疫抑制机制，发现PDT免疫抑制与其抗肿瘤原理本身有关，PDT所产生ROS能强化ROS/TGF-β/MMP正反馈环路，所引发急性炎症能上调TANs等免疫细胞CD44进一步局部放大该正反馈环路，并初步探索了GA等TGF-β抑制剂对PDT免疫抑制纠正作用。④受此提示，项目进一步围绕中性粒细胞局部放大作用阐述了术后肿瘤复发转移新机制，发现术后残余肿瘤部位大量募集中性粒细胞在急性炎症阶段所形成“天网”，能形成局部高浓度MMP，进而通过TGF-β/MMP正反馈环路局部放大TGF-β促肿瘤作用，导致肿瘤复发转移，据此进而构建了荷载TGF-β抑制剂的“天网”响应性原位给药凝胶，有效纠正肿瘤切除手术所带来不良影响。项目所阐述GA多重抑制TGF-β作用机制、以及PDT与其协同策略设计，为GA在肿瘤免疫辅助治疗的应用奠定基础；围绕TGF-β所发现PDT免疫抑制机制，对于充分挖掘PDT免疫激活潜能、扩大其临床应用具有重要启示意义；围绕中性粒细胞“天网”局部放大TGF-β促肿瘤作用，所阐述术后肿瘤复发转移新机制，以及“天网”响应性原位给药凝胶纠正策略，对于肿瘤手术及其辅助治疗策略的开发具有重要启示意义。本项目的探索也促成课题组对于肿瘤进展与干预后TME变化机制及其纠正策略设计的研究体系构建。