基于新型荧光磁性纳米颗粒的树突细胞活体靶向疫苗研究

Following tumor immunotherapy, the in vivo inefficient antigen uptake and immature state of dendritic cells often hinder the desired therapeutic effect. It is confirmed that synchronous in vivo targeted antigen delivery and DC activation can significantly improve the immunotherapy efficacy. Previously, we found that the HDL mimetic nanoparticles have the ability to induce DC maturation. Taking advantage of the high expression of class B type I scavenger receptor in mDCs, this project aims to establish a multifunctional nanocarrier with excellent biocompatibility and mDC targeting ability for the simultaneous loading of magnetic resonance and optical imaging contrast agents, peptide antigens as well as immune-activating molecules, thus providing a valuable method for tumor immunotherapy. Along with the co-delivery of imaging contrast agents and immune- activating molecules, the dynamic in vivo tracking of DC migration, quantitative characterization of DC activation efficiency and assessment of its capability in tumor suppression will be achieved by the use of dual-modality imaging techniques. Together, the design of an efficient in vivo DC-targeting strategy and the development of an efficacious DC-targeting vaccine may provide useful experimental foundation for the clinical DC vaccine preparation and have great significance in promoting the interdisciplinary research between Information Science and Medicine.

体内树突细胞的不成熟状态和较低的抗原摄取效率是导致肿瘤免疫治疗效果不佳的重要原因之一。研究证实采用同步进行活体靶向抗原递送和DC激活的方式能显著改善免疫治疗效果。本项目以前期仿HDL材料能刺激DC成熟的研究为基础，拟利用成熟DC（mDC）高表达B类I型清道夫受体（SR-B1）的特点，建立一种生物相容性好，纳米粒径合适，且能同步运输肿瘤抗原多肽、免疫激活剂和光学/核磁探针的新型磁性荧光纳米疫苗，以期在活体内高效靶向淋巴结mDC，同时实现mDC的抗原递送、光学标记及协同诱导未成熟DC成熟，为肿瘤免疫治疗提供有效的方法。继而使用多模式成像技术，活体动态追踪DC靶向疫苗迁移至淋巴组织的过程、定量表征DC活化效率、在体评价其肿瘤抑制能力。因此，本项目有望建立一种安全高效的DC靶向新方法，研制出高效的体内DC靶向疫苗，为临床DC疫苗的应用提供实验依据，对促进信息科学与医学交叉研究具有重要意义。

体内树突细胞的不成熟状态，较低的抗原摄取效率以及机体自身抑制性的肿瘤微环境是导致肿瘤免疫治疗效果不佳的重要原因。本项目拟以SR-B1受体为切入点，探索能同时针对淋巴结未成熟和成熟DC的靶向方法，据此建立高效的靶向疫苗用于肿瘤的预防和治疗。针对免疫抑制性的肿瘤微环境，设计既能直接杀伤肿瘤，能激活免疫细胞，又能改善肿瘤微环境的药物，并以此为基础进一步设计新型抗肿瘤疫苗。基于此，本项目成功研制了基于仿高密度脂蛋白纳米载体的多功能纳米疫苗，评价了该疫苗活体抗肿瘤功效，以及建立了同步运载肿瘤抗原多肽和多模探针的多功能荧光磁性纳米颗粒，实现了在体多模式成像监测DC的迁移。我们研制了一种磁性荧光磁性纳米颗粒来运载多模式造影剂和肿瘤抗原多肽，实现了DC的活体双模式成像，并证实通过磁力牵引手段极大增强了DC的在体归巢效率和肿瘤防治功效。成功构建了新型抗肿瘤自组装多肽纳米水凝胶（MR）药物，负载了阿霉素的纳米水凝胶（MRD）具有较强的体内和体外药物缓释能力，实验证实MRD水凝胶较阿霉素具有更强的抗黑色素瘤增殖能力，单次瘤旁或者瘤内注射MRD水凝胶能达到95%的抑瘤率。另外，MRD水凝胶治疗还能激活引流淋巴结中的树突细胞（DC），特异性清除M2型肿瘤相关性巨噬细胞，募集活化NK细胞到肿瘤周围，并产生大量活化的CD8+T细胞杀伤肿瘤细胞。MRD水凝胶在皮下移植瘤足垫转移瘤模型上均具有较好的抗肿瘤效果，且还能在治愈的小鼠中产生免疫记忆细胞。构建了不同长度的多肽水凝胶，发现MR水凝胶具有促进抗肿瘤多肽进入肿瘤细胞的能力，其机制主要涉及改变肿瘤细胞膜的通透性。基于此，构建了新型抗肿瘤自组装多肽纳米水凝胶疫苗，初步证实可用于黑色素瘤的预防和治疗。另外，进一步探索了肿瘤快速筛查技术，为肿瘤的早期诊断提供了新技术。.本项目将纳米生物技术、免疫学技术、分子影像学技术和光学工程相结合，发明了多种抗肿瘤疫苗和肿瘤快速诊断新技术，具有较好的应有前景，对促进信息科学与医学的学术合作与学科交叉具有重要意义。