联合TLR7/8激动剂和Stat3抑制剂的抗肿瘤纳米疫苗增强肿瘤免疫疗法效果的研究

Malignant tumor is highly associated with the dysregulation of immune system, and immunotherapy can re-program the immune system to eliminate cancer cells by reversing the suppressive effects of cancer cells on T cells. Antigen-presenting cells, including macrophage and dendritic cells, play a key role in this process by presenting antigens to activate tumor-specific T cells after engulfing tumor cell debris as well as artificial tumor-specific antigens. However, tumor can suppress the maturation of dendritic cells via IL-10-Stat3 axis by secreting cytokines such as IL-10. Moreover, artificial tumor-specific antigens typically show a relatively short circulation time and low intake rates by antigen-presenting cells. Therefore, much should be done to improve antigen-based anti-tumor vaccine. This project aim to construct a self-assembling multi-component nano anti-tumor vaccine with a longer circulation time and a better cellular uptake by utilizing DHA-conjucated antigen and TLR7/8 agonist to encapsulate Stat3 inhibitor, and to evaluate its efficacy of promoting the maturation and antigen cross presentation of dendritic cells to activate tumor-specific T cells and improve the therapeutic effects of immunotherapy mediated by PD-1 antibody by modulating intratumor microenvironment.

免疫系统的失调与恶性肿瘤的发生密切相关，抗原呈递细胞（包括巨噬细胞和树突状细胞）可捕获肿瘤碎片或人工合成的肿瘤抗原，通过抗原呈递激活肿瘤特异性T细胞，在肿瘤免疫疗法中有不可或缺的作用。然而，肿瘤会分泌IL-10等细胞因子，通过IL-10-Stat3信号轴抑制树突状细胞成熟，减少抗原呈递和共刺激信号。同时，抗原肽体内循环时间短且不易被抗原呈递细胞捕获，所以抗肿瘤疫苗并未得到充分的发展。本课题利用不饱和脂肪酸DHA修饰的TLR7/8激动剂和抗原肽包裹Stat3抑制剂，自组装成为多组分无载体一体化纳米肿瘤疫苗，以延长疫苗的体内循环时间，促进抗原呈递细胞吞噬抗原肽，并在多种肿瘤模型中研究新型纳米肿瘤疫苗是否可以通过激活TLR7/8-NFKB和抑制IL10-Stat信号轴促进树突状细胞成熟、交叉呈递抗原肽、激活肿瘤特异性T细胞，改变肿瘤微环境，增强PD-1单抗介导的肿瘤免疫疗法。

背景：免疫系统失调与恶性肿瘤的发生密切相关。人为将肿瘤抗原导入患者体内以激活肿瘤特异性免疫反应的肿瘤疫苗疗法被认为是非常具有潜力的肿瘤免疫治疗策略。然而肿瘤细胞会分泌许多免疫抑制性细胞因子，减少抗原呈递和共刺激信号。同时抗原肽体内循环时间短且不易被抗原呈递细胞捕获。亟需开发一种设计合理的新型肿瘤疫苗，以提高肿瘤疫苗的治疗效果。.研究内容：本研究通过对抗原肽和免疫激活佐剂R848进行化学修饰，共价偶联不饱和脂肪酸DHA，利用两亲性分子的特性在水溶液中自组装形成以DHA为中心的纳米颗粒并包裹疏水性强的STAT3小分子抑制剂stattic，以制备包含抗原肽、免疫激活佐剂R848和STAT3小分子抑制剂stattic的新型多组分无载体一体化肿瘤纳米疫苗（Self-assembling Vehicle-free Multi-component Antitumor nanoVaccine, SVMAV）。.研究结果：SVMAV是一个直径在100 nm左右的球形颗粒，在模拟组织液的条件下可以保持结构稳定，在模拟胞内的条件下中可以稳步地释放抗原和佐剂。皮下注射后，SVMAV主要聚集在回流淋巴结内，并被淋巴结内的树突状细胞高效摄取。体外实验证实，SVMAV可以刺激树突状细胞的成熟、提高交叉呈递效率进而激活T细胞进行肿瘤特异性杀伤。动物模型结果显示，SVMAV对原位黑色素瘤有显著的抑制作用，亦可防止肿瘤远处转移，而且SVMAV可与PD-1单抗产生协同抗肿瘤作用，进一步延长荷瘤小鼠的生存时间。另外，我们根据Hepa1-6细胞的外显子测序结果筛选出了小鼠肝癌的肿瘤新抗原，制备了针对小鼠肝癌的个体化疫苗，并在小鼠原位肝癌模型中展现出显著的抗肿瘤效果，证明了SVMAV是一个可个性化拓展的疫苗递送平台。.科学意义：本研究成功设计并制备了一种结合了抗原、佐剂、小分子药物的新型无载体自组装的肿瘤纳米疫苗，可作为个性化肿瘤疫苗的高效递送系统，为肿瘤免疫疗法提供了新的思路。