聚氨基酸纳米载体在肿瘤免疫治疗中的应用研究

Activating immune system and regulating tumor immunosuppressive microenvironment are the key factors for successful tumor immunotherapy. The bioactive drugs used in immunotherapy have some disadvantages, such as poor stability and low delivery efficiency. poly(amino acid) based polymeric nanocarriers have unique advantages in efficient delivery of these drugs. In this project, poly(amino acid) nanovaccine carriers and targeted intelligent gene carriers will be designed and prepared to load tumor specific antigen and hyaluronidase gene and PD-L1 silencing gene, respectively. The nanovaccine carriers have the following characteristics：(1) Improving stability of antigen in vivo; (2) Enhancing the endocytosis efficiency of DC cells; (3) Promoting the cross presentation of antigen and enhance immune system activation. The nano gene carriers have the following functions: (1) Enhancing gene transfection efficiency by comprehensively regulation of charge density, hydrogen bonding, hydrophobic interaction and enhancing gene transfection efficiency; (2) The surface of gene carrier has targeted groups and active oxygen sensitive shielding system, which realizes long circulation in vivo while improving target delivery for tumor tissue and endocytosis efficiency of tumor cells; (3) Regulating the expression of the tumor tissue related molecules from gene level and reversing tumor immunosuppressive microenvironment. The combined treatment strategy designed in this project provides a new comprehensive solution for tumor immunotherapy.

免疫系统的激活和肿瘤免疫抑制微环境的调节是成功实施肿瘤免疫治疗的关键。免疫治疗采用的生物活性药物在体内应用过程中，存在着稳定性差、递送效率低等缺点。聚氨基酸类高分子纳米载体在上述药物的高效递送方面具有独特的优势。本项目设计制备聚氨基酸纳米疫苗载体与靶向智能性基因载体，分别担载肿瘤特异性抗原和透明质酸酶基因及PD-L1沉默基因，联合用于肿瘤免疫治疗。其中纳米疫苗载体具有如下特点：（1）提高抗原体内稳定性；（2）增强DC细胞内吞效率；（3）促进抗原交叉呈递，增强免疫系统激活。纳米基因载体具备以下功能：（1）综合调控电荷密度、氢键和疏水作用，提升基因载体转染效率；（2）基因载体表面带有靶向基团和活性氧敏感遮蔽体系，实现长循环的同时提高肿瘤组织靶向传输和肿瘤细胞高效内吞；（3）从基因水平调节肿瘤组织相关分子表达，逆转肿瘤免疫抑制微环境。本项目设计的联合治疗策略为肿瘤免疫治疗提供了新的综合解决方案。

免疫系统的激活和肿瘤免疫抑制微环境的调节是成功实施肿瘤免疫治疗的关键。免疫治疗采用的生物活性药物在体内应用过程中，存在着稳定性差、递送效率低等缺点。以聚氨基酸为代表的高分子纳米载体在上述药物的高效递送方面具有独特的优势。本项目设计制备聚氨基酸等高分子纳米疫苗载体与靶向智能性基因载体，分别担载功能性基因和免疫调节物质等药物，联合用于肿瘤免疫治疗。本项目取得了以下研究成果：（1）高效高分子核酸运输体系的构建及基因转染试剂的商品化：提出“多重作用协同增效”思想，在静电作用基础上，进一步引入氢键作用、疏水作用，因此载体进入细胞的驱动力从单一提升为多重，增加了载体进入细胞的效率，有助于构建高转染性能的基因载体。（2）设计系列体内微环境智能响应高分子载体，提升了其对复杂生理环境适应性，满足体内不同运输阶段的矛盾要求，实现体内高效药物递送。（3）构建了具备基因诊断、光声成像和光热治疗功能的高分子载体体系。上述特性使高分子载体由单一功能载体升级为多功能，其具备了对肿瘤组织诊疗一体和多重杀伤的能力。（4）从影响肿瘤免疫治疗效果的不同方面入手，发展综合的高分子纳米疫苗及其抗肿瘤免疫治疗新策略。首先利用高分子纳米疫苗激活免疫反应，或者利用高分子载体介导化疗药物激活免疫系统产生肿瘤特异性T细胞，引发抗肿瘤免疫反应。进一步利用高分子基因载体介导功能基因实现透明质酸酶的表达，降解肿瘤细胞外基质，增加杀伤性T细胞对肿瘤部位的浸润。然后利用基因载体介导功能基因抑制肿瘤细胞表面PD-L1的表达，阻断PD-L1/PD-1结合，克服免疫逃避，恢复肿瘤杀伤性T细胞的功能，杀伤肿瘤细胞，抑制肿瘤生长。.本项目发表学术论文48篇；申请中国发明专利22项，授权18项；项目负责人作邀请报告14次；获科技奖励2项；培养博士生13名。项目组与国内外多所大学和科研机构开展合作研究，承担1项吉林省国际合作项目，共同承担科技部重点研发计划项目。