新型“免疫伪装”载体的构建及机理研究

Based on the widely existing "immunocamouflage" strategy that microorganisms "dress up" themselves with sialic acid to escape the recognition of host immune system, we constructed a novel drug carrier possessing the function of "immunocamouflage". 20-30 derivatives of SA/PSA were synthesized with directional couple by Schiff base reaction and amidation raction. Liposomes and micelles were given the function of "immunocamouflage" by modification with SA/PSA derivatives. Then, the affects of polymerization and composition on the in vitro/in vivo behavior of SA/PSA modified carriers were evaluated systemically, and the mechanism of "immunocamouflage" for SA/PSA modified carriers was explored within levels of "immune organs"," immune cells " and " immune molecules". Further, the affect of EPR effect, tumor microenvironment and "selectins" on the passive/active targeting properties of "immunocamouflage carrier " would be explored. The present project will clarify the interrelationship between immune system and drug delivery system(DDS) and provide scientific evidence for developing new DDS with excellent biological compatibility.

基于自然界广泛存在的"免疫伪装"策略，即微生物利用唾液酸"装扮"自身以逃脱宿主免疫系统识别的机制，构建具有"免疫伪装"功能的新型药物载体。通过希夫碱反应与酰胺化反应的定向连接策略合成20-30个唾液酸（SA）/聚唾液酸（PSA）衍生物。使用上述材料修饰脂质体和胶束以构建"免疫伪装"载体，并系统评价PSA聚合度及修饰密度等因素对其体内外行为的影响。从"免疫器官"、"免疫细胞"和"免疫分子"三个层面研究SA/PSA衍生物的"免疫伪装"机理。在此基础上，利用SA/PSA衍生物的长循环特性、肿瘤的EPR效应、肿瘤微环境特征和肿瘤血管内皮细胞/肿瘤细胞表面的"选择素"，进行靶向递药研究。本项目有助于阐明免疫系统与药物递送系统间的相互作用，为建立具有优异生物相容性的新型药物递送平台提供科学依据。

适者生存的进化过程选择了强大的免疫系统时刻保护着人类。然而，为了避免药物载体进入体内后引起不必要的免疫反应，本课题主要采用唾液酸（SA）/聚唾液酸（PSA）衍生物构建具有"免疫伪装"功能的一系列新型药物载体，包括：脂质体、胶束、乳剂、固态脂质纳米粒、聚离子复合物和前药纳米粒等。首次采用Wistar大鼠和Beagle犬作为动物模型对SA/PSA修饰药物载体的免疫伪装能力进行评价，首次发现PSA修饰药物载体可以避免加速血液清除（Accelerated Blood Clearance，ABC）现象。通过单核细胞对SA/PSA修饰药物载体的摄取能力实验与体内抗PSA-IgM表达量测定，首次初步阐述了SA/PSA避免药物载体ABC现象的机理。虽然SA/PSA修饰的药物载体在体内没有刺激免疫系统，但是终难逃被清除的命运。本课题组考察了外周血单核细胞和中性粒细胞（Neutrophils，NEs）对SA/PSA修饰的药物载体摄取能力，首次发现NEs能够快速摄取SA/PSA修饰的药物载体，尤其是炎症和肿瘤环境中的NEs。采用CD62L单克隆抗体特异性标记NEs表面的SA受体L-selectin，首次从分子水平证明NEs摄取SA/PSA修饰载体的机制。进一步采用摄取了多柔比星脂质体的中性粒细胞（DOX-CL/NEs）与单核细胞共孵育，证明单核细胞可以摄取DOX-CL/NEs。因此，本课题组首次提出“中性粒细胞-单核细胞吞噬系统”（Neutrophil-mononuclear phagocytic system，NMPS）概念，以期完善药物载体体内清除机制。复杂的免疫系统让药物载体无处遁形，有必要用免疫学的思维方式考虑药剂学问题，因此本课题组提出免疫药剂学（Immunopharmaceutics 或者 Immunopharmacy）的概念，指导处方设计、制备工艺、质量控制与合理应用。按照免疫药剂学的指导，采用PSA与多柔比星（DOX）制备的聚离子复合物（PD-PICs）高效靶向NEs，沿着细胞因子浓度梯度，趋向于肿瘤部位，被肿瘤相关巨噬细胞捕获，最终抑制肿瘤生长，甚至出现肿瘤脱落现象。为了兼顾制剂对肿瘤细胞的抑制与对机体非特异性的损伤，本课题组提出抑瘤指数（Tumor-inhibition index, TIindex）的概念，即体重/瘤重，抑瘤指数越大，综合治疗效果越好。