pH响应的DC靶向纳米疫苗的构建及其在肿瘤免疫治疗中的应用

Tumor immunotherapy emerges as a new approach for tumor eradication to overcome the limitations of traditional surgery, radiotherapy and chemotherapy. Tumor vaccines serve as critical forms for tumor immunotherapy, however, dominate tumor antigens induce limited anti-tumor immune response because of their single component. Accordingly, it makes a difference in tumor immunotherapy to establish novel tumor vaccines that multidimensionally activate tumor specific T cell response. Based on the previous works, we designed a pH responsive tumor vaccine MSN/OVA/R848@PEI-WH/shPD-L1 for dendritic cells (DC) specific targeting, which is conferred by CD8α+DC cells specific peptide WH. In neutral condition, several agents were embedded in the nanoparticles: standard tumor antigen OVA, R848 as an agonist of intercellular TLR8 signaling, shPDL1 which blocks the PD-1/PD-L1 inhibitory signaling. While, upon the acidic condition of DC endosome, the attenuate of MSN phosphorylation and subsequent nanoparticle disassembly release the delivered agents. The as-prepared tumor vaccine optimizes the efficiency of tumor immune response by multiple targeting, serving as a promising approach for tumor immunotherapy.

肿瘤免疫治疗是继手术、放疗、化疗后肿瘤治疗领域的新策略。肿瘤疫苗是肿瘤免疫治疗的一种重要形式，但目前肿瘤疫苗存在的主要问题是刺激机体抗肿瘤免疫能力较弱。因此，设计新型肿瘤疫苗，从多环节增强T细胞的活化，对于肿瘤疫苗的免疫治疗具有重要意义。在前期工作的基础上，本项目中我们设计能特异性靶向树突状细胞（DC）的pH响应性肿瘤疫苗载体MSN/OVA/R848@PEI-WH/shPD-L1。该载体在WH肽的作用下，能特异性靶向CD8α+DC 。中性条件下载体能有效包裹模式抗原OVA、胞内Toll样受体激活剂R848和能阻断PD-1/PD-L1抑制性信号通路的shPD-L1。当载体进入DC的内体后，酸性环境使载体磷酸化减弱，将包裹的元件释放，该载体从多个关键靶点改进了肿瘤疫苗的疗效，有望为肿瘤免疫治疗提供新思路。

未成熟DC具有很强的吞噬能力，表达胞内外病原体识别受体，如Toll样受体（Toll-like receptors，TLR）。CpG ODNs是TLR9的激动剂，通过与DC溶酶体TLR9的结合与激活，促进1型辅助T细胞和细胞毒性淋巴细胞的激活。CD40是在DC表面高表达的肿瘤坏死因子受体家族成员。有效递送抗原给DC是疫苗激活CD8+ T细胞的关键。然而，单一抗原的免疫原性差，稳定性差和体内半衰期短限制了其潜力，如何实现有效的主动靶向DC，促进抗原递呈是亟待解决的问题。CD40 / CD40L的连接在DC的成熟过程中发挥作用，并且是CD8+ T细胞启动的信号。介孔二氧化硅纳米粒子（Mesoporous Silica Nanoparticles ,MSNs）因其具有独特介孔结构、良好的生物相容性、较大的比表面积及明确的表面性质，在生物医学领域备受关注.制备复合物纳米疫苗递送给BMDC，可以有效的激活CD8+T细胞。CD40靶向纳米疫苗可以被脾脏DC亚群和C57BL/6小鼠骨髓来源BMDC有效地吞噬，同时可以诱导BMDC表达细胞表面共刺激分子CD80CD86，ELISA检测细胞因子TNF-α的释放量增加。通过DC/OVA257-264/OT-I交叉递呈实验，我们发现CD40靶向纳米载体可以实现有效的抗原交叉递呈，促进CD8+ T细胞的增殖和IFN-γ的分泌。体内免疫活性研究结果表明，MSN-CD40/OVA/CpG可以促进C57BL/6小鼠脾脏细胞上清液和胞内IFN-γ的分泌，同时促进小鼠淋巴结DC表达MHC-II和CD80CD86分子，有效促进DC成熟，OVA257-264多肽刺激脾脏细胞后可以诱发细胞毒性T淋巴细胞（Cytotoxic T Lymphocyte，CTL）分泌IFN-γ的能力。B16-OVA抗肿瘤模型实验证明MSN-CD40/OVA/CpG纳米载体不仅有效抑制肿瘤体积的增长，而且增加了CD8+ 和CD4+ T细胞在肿瘤组织中的浸润，同时促进了脾脏细胞胞内分泌IFN-γ，B16-OVA荷瘤小鼠的心脏、肝脏和肾脏器官及肿瘤组织的HE染色证明纳米载体对小鼠器官没有毒性。.我们制备的CD40靶向纳米载体可以靶向DC表面分子实现有效的抗原交叉递呈，增强了T细胞的功能，实现了有效的CTL免疫反应和抗肿瘤活性，该纳米载体为基于DC纳米疫苗的应用提供了一个有前景的策略。