纳秒脉冲电场治疗黑色素瘤旁观者效应的免疫学机理

We have recently observed bystander effect in tumor therapy with nsPEF. The nsPEF treated-cells demonstrate a higher probability of phagocytosis by the co-cultured monocytes in vitro. The local nsPEF treatment in tumor bearing-animal models can reduce distant metastasis. These results indicate that local nsPEF on tumor can affect the host immune status, change the tumor microenvironment and induce tumor cell-specific cytotoxic T cells to produce synergistic tumor immune reaction; as a result, nsPEF treatment can obtain a more reliable long-term efficacy. The current research injects mouse melanoma cell line B16-F10 on the non-immunodeficiency hairless mice SKH-1. Specifically, the immune recognition signal of cytotoxic CD8 + cells activation is focused to clarify the mechanism of nsPEF caused-immune effect. The study provides the theoretical foundation and establish prerequisite for the bystander effect in tumor treatment with nsPEF. nsPEF has the potential to build up a new strategy for tumor therapy.

最近我们观察到nsPEF在肿瘤治疗中表现出旁观者效应，受nsPEF影响的细胞在体外共培养过程中被单核细胞吞噬的概率更高，动物实验中能通过局部治疗同时能降低远处转移。肿瘤局部治疗能影响宿主的免疫状态，改变肿瘤微环境或诱导肿瘤细胞特异细胞毒性T细胞产生，来建立协同性肿瘤免疫获得更可靠的长期疗效。本项目利用在动物实验中观察到旁观者效应的小鼠黑色素瘤细胞系B16-F10和非免疫缺陷的无毛小鼠SKH-1，研究nsPEF引起肿瘤细胞膜表面出现免疫识别活化信号-被抗原递呈细胞处理-活化细胞毒性CD8+细胞的肿瘤免疫学过程，阐明通过控制治疗方案产生肿瘤细胞特异的系统免疫效应的机理；以此为理论基础，确立实验动物模型中旁观者效应发生的先决条件，提出基于nsPEF的肿瘤治疗新策略。

国家自然科学基金面上项目《纳秒脉冲电场治疗黑色素瘤旁观者效应的免疫学机理》（编号81372425），历时四年，自主研发设计研制制作纳秒脉冲电场发生器。本研究将具备"跨膜入核"特性的纳秒超短脉冲应用在实体肿瘤的体外培养和动物模型上，利用增生旺盛的肿瘤细胞核与周围原生质的介电常数不等的特点，观察纳秒脉冲对肿瘤的抑制作用，记录纳秒脉冲在体内/体外肿瘤模型中的电处理过程及相关的生物效应，研究其可能的分子机制与肿瘤细胞的凋亡诱导和新生血管抑制有关，发现了肿瘤细胞核对纳秒脉冲具有高度敏感性，为纳秒超短脉冲临床治疗肝癌奠定实验基础。探索了纳秒脉冲应用于临床的适应证和参数，将实验结果和临床应用结合起来。揭示电消融的免疫机理，提出了免疫消融概念，揭示了局部消融对肿瘤免疫微环境的影响，为纳秒脉冲消融肿瘤的临床应用提供了理论依据和实验基础。提出的纳秒脉冲的免疫消融新理论并获得国际认可，被美国，德国等其他研究团队重复了实验结果并验证，发表与本课题直接相关论文48篇，在国际学术会议上做大会发言9次，出版专著2部，当选国际电脉冲应用学会主席，中国高电压特聘专家，获得发明专利1项并转化为肿瘤消融医疗设备，已经进入中试生产。