多佐剂复合型肿瘤全细胞疫苗：设计、构建和应用

Malignant tumor has become one of the most common diseases endangering human health. Although surgery therapy, radiation therapy, and chemotherapy can partly control tumor development, these treatments have to face the difficulties of low cure rate and intolerant side effects. Therefore, developing high-performance strategy for anti-tumor therapy without threatening normal tissues holds great potential values in scientific research and clinical application. To date, tumor vaccine has attracted a booming interest, since this strategy can stimulate specific immune response to existing tumors. However, how to improve the immune response still remains a key problem. In this project, we propose to prepare uniform-sized nanoparticles (NP) functionalized with cell permeable peptide (CPP), and efficiently import exogenous GM-CSF (Granulocyte-Macrophage Colony-Stimulating Factor) and IL-2 (Interleukin-2) into tumor cells via CPP-NP penetration. These tumor cells containing NP and immune factors can be further inactivated and used as tumor cell vaccine. Aforementioned components can, in principle, amplify the immune response during antigen uptake, antigen presentation, and T cell activation. Such a programmed boost will achieve the full potential for eliminating tumor lesion or controlling tumor growth.

恶性肿瘤已成为威胁人类健康的主要"杀手"。虽然外科手术、放疗和化疗在一定程度上缓解了恶性肿瘤的病情发展，但仍存在治愈率低和副作用高的缺点。寻找一种能特异性高效杀伤肿瘤细胞而不破坏正常组织的治疗方法具有重要的科学研究意义和临床应用价值。其中，基于肿瘤疫苗的治疗策略由于能够诱导机体对肿瘤产生特异性免疫反应，受到了广泛的关注。目前遇到的关键瓶颈在于如何增加机体对这些疫苗的应答水平。本研究拟制备修饰有细胞穿膜肽（CPP）的尺寸均一可控的纳米颗粒（NP），在肿瘤细胞对CPP-NP的摄取的过程中，同时将制剂中复配的外源性免疫因子（粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子和白细胞介素2）高效快速地导入肿瘤细胞内，经过灭活后制备出多佐剂复合型肿瘤全细胞疫苗。疫苗中的复合成分能够在抗原捕获、抗原提呈和T细胞激活的过程中程序性逐级放大免疫应答水平，在最大限度上发挥免疫抗肿瘤的潜能，以达到清除肿瘤病灶或控制肿瘤生长的目的。

基于肿瘤疫苗的治疗策略由于能够诱导机体对肿瘤产生特异性免疫反应，受到了广泛的关注。目前遇到的关键瓶颈在于如何增加机体对这些疫苗的应答水平。本研究拟制备修饰有细胞穿膜肽（CPP）的尺寸均一的纳米颗粒（NP），在肿瘤细胞对CPP-NP的摄取的过程中，同时将制剂中复配的外源性免疫因子（粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子和白细胞介素2）高效快速地导入肿瘤细胞内，经过灭活后制备出多佐剂复合型肿瘤全细胞疫苗。疫苗中的复合成分能够在抗原捕获、抗原提呈和T细胞激活的过程中程序性逐级放大免疫应答水平，在最大限度上发挥免疫抗肿瘤的潜能，以达到清除肿瘤病灶或控制肿瘤生长的目的。.项目取得的主要结果包括：.1. 通过快速膜乳化技术制备了平均粒径为248 nm粒径均一的PLGA纳米球（p-NP），并利用间臂NAEM成功地将CPP偶联于纳米球表面，形成CNP；修饰前后的纳米球p-NP和CNP不会对肿瘤细胞LLC产生细胞毒性；与p-NP相比，CNP能被LLC细胞更快更多地摄取。.2. 借助肿瘤细胞对纳米球的摄取作用，CNP可以携带更多的细胞因子进入肿瘤细胞，并且可以回避溶酶体途径，避免了对细胞因子活性的破坏；在此基础上采用反复冻融的灭活方法来制备多佐剂复合型肿瘤全细胞疫苗，保证肿瘤细胞被完全灭活并基本维持了细胞膜的完整性。.3. 体外实验表明，肿瘤全细胞对GM-CSF的限域作用可以使其能够缓慢释放，从而促进了DC的持续迁移；CNP明显地上调了DC表面抗原提呈分子MHC I/MHC II以及共刺激分子CD80和CD86的表达，为激发后续有效的免疫应答创造条件。.4. 体内的治疗研究表明，多佐剂复合型肿瘤全细胞疫苗可显著提升淋巴结中T淋巴细胞所占比例，并且使大量的CTL浸润于肿瘤病灶部位，有效地抑制了肿瘤的生长，显著延长了小鼠的生存时间，并具有防止肿瘤转移的作用，同时具有较好的安全性；体内的预防研究表明，除了细胞免疫应答外，该疫苗还能诱导产生有效的体液免疫应答，兼具肿瘤预防作用。. 本项目按照计划完成了全部研究工作，在Small、Nanoscale和ACS Applied Materials & Interfaces发表SCI论文3篇。资助期间荣获中国青年颗粒学奖/青年药剂学奖，入选了北京市科技新星计划、北京市青年拔尖人才计划和中国科学院青年创新促进会优秀会员，并获得国自然优秀青年