透皮贴片递送新型纳米疫苗的动态影像示踪及抗肿瘤治疗研究

Due to the absence of central immune tolerance, neoantigen vaccines have been enthusiastically pursued in clinic for personalized cancer immunotherapy. One bottleneck is, however, the vast majority of neoantigens have no or low immunogenicity. A key preclinical strategy to improve antigenic response is to utilize nanoparticles to improve antigen presentation and immune response. In this project, we propose to develop a transdermal microneedle patch that directly targets the encapsulated nanovaccines to lymph nodes. The nanovaccines will be prepared by self-assembly of CpG-PEG-PDPA into nanoparticle structure, for which the hydrophobic core is used for loading cancer specific neoantigen. Specifically, antigen presenting cell (APC) membranes will be used to coat the resulting nanovaccines for lymph nodes targeted delivery. This platform should provide the cancer vaccines with improved interaction with immune cells, reduced toxicity and long term effect. We will study exact migration mechanisms of the proposed nanovaccine as well as immune cells activity via PET imaging and intravital fluorescence imaging with respect to the vaccine immunogenicity in vivo.

不同于传统的肿瘤抗原，肿瘤新生抗原可以规避机体自身存在的免疫耐受，因而成为肿瘤个体化免疫治疗的热门方向。然而现有的研究结果显示，大部分筛选出来的肿瘤新生抗原都具有免疫原性弱这一缺陷。纳米载体的应用则有效提高了体内肿瘤新生抗原的递呈以及抗原特异性免疫反应。在本项目中，我们拟开发一类新型纳米疫苗，通过透皮贴片实现肿瘤疫苗的淋巴结靶向性递送。纳米疫苗是由连接佐剂CpG的PEG-PDPA高分子聚合物自组装而成，内部的疏水结构用来装载肿瘤特异性的新生抗原。我们将在纳米疫苗表面包裹一层抗原递呈细胞胞膜以期实现纳米疫苗的淋巴结靶向递送。这项新的抗原递送体系会提高新生抗原的递呈，减少疫苗体内应用存在的副作用，延长肿瘤疫苗诱导的机体免疫反应时间。同时，我们将利用PET成像以及荧光成像技术探索纳米疫苗的体内作用机制以及免疫细胞的体内活动。

作为免疫防御的第一道防线，先天免疫反应已被公认为肿瘤免疫治疗的关键。Toll样受体(TLR)是先天免疫系统的主要受体，它通过识别病原体和内源性分子的危险信号以激活抗原呈递细胞(APC)，然后刺激抗原特异性免疫反应。CpG寡核苷酸（ODN）是针对抗原递呈细胞（APC）包括树突状细胞（DC）在内的TLR9的有效激动剂，可促进DC成熟并产生协调的先天性和适应性抗肿瘤免疫反应。尽管合成或修饰的CpG ODNs长期以来一直被用作抗癌和抗菌免疫疗法的佐剂，但相关临床试验的治疗效果一直不理想，其主要原因是使用剂量过大导致的系统性毒性，包括脾肿大、肾毒性和肝毒性等。核酸纳米技术，例如白蛋白搭便车纳米复合物和高密度脂蛋白 (HDL) 纳米颗粒，已被证明可以增强 CpG ODN 的治疗效果，从而强调了基于核酸纳米药物递送这些免疫刺激剂的潜力和实用性。尽管取得了这些进展，但在肿瘤免疫治疗中基于 CpG 的纳米制剂的应用仍存在许多障碍。此外，它们的毒性特征和功效还有待在临床上进行研究。.肿瘤的细胞外基质（ECM）占大多数肿瘤块的 60%，导致微环境僵硬且灌注不良，被认为是肿瘤治疗的主要障碍之一。CpG等免疫刺激剂在肿瘤免疫治疗中的疗效在很大程度上取决于其进入肿瘤，这会影响其与免疫细胞相互作用的时间和程度，仍然是推进抗癌免疫治疗的主要障碍。为应对以上挑战，需要开发一种简便易行的方法来增强CpG诱导的有效抗癌免疫反应，同时避免全身毒性。为实现这一目标，我们开发了一种用于 CpG 递送的 ECM 锚定纳米平台，该平台被称为“EaCpG”，它可以消除药物通过肿瘤基质进入靶细胞的物理障碍，同时减少 CpG扩散到全身循环中。本项目中我们的研究表明，通过构建可以靶向肿瘤基质的 EaCpG，使CpG 可以高度富集并保持持久的效力，从而可以有效的实现APC 内化并提高肿瘤免疫原性。此外，将 CpG 锚定到 ECM 上可以有效地减少了 CpG在循环系统中的暴露，从而消除了炎症风暴和潜在的肝毒性。与未修饰的 CpG 相比，EaCpG 可以引发更大的抗肿瘤免疫原性并增加肿瘤浸润性 T 细胞且增强 T 细胞活化。