旨在刺激腫瘤特異性免疫力的癌癥疫苗有望用于腫瘤治療。合適的腫瘤抗原的胞質遞送、先天免疫系統的刺激以及抗原呈遞細胞交叉呈遞腫瘤抗原對于誘導強大的腫瘤特異性免疫至關重要。納米載體系統是一種很有前途的非病毒制劑，它可以促進許多不同貨物進行胞質遞送。目前，已經開發出包括使用“質子海綿”聚合物，細胞穿透肽，電荷可逆分子和成孔分子的策略，以促進疫苗的胞質傳遞。還實現了腫瘤抗原和佐劑在單個納米顆粒中的共遞送，以增強腫瘤抗原的不良免疫原性。
除此之外，內體捕獲和腫瘤抗原的低免疫原性通常限制了疫苗接種策略的效率。因此，高效抗腫瘤疫苗的開發，特別是可以有效誘導人類T細胞啟動的個性化疫苗，在目前仍然是一項難以攻克的挑戰。
成果簡介：
鑒于此，國家納米科學中心梁興杰和清華大學李景虹院士等人報告了一種基于質子驅動納米變形的疫苗（NTV），用于癌癥免疫治療。成果以“Proton-driven transformable nanovaccine for cancer immunotherapy”為題發表于Nature Nanotechnology上。
整體過程（劃重點）
如下圖所示，該疫苗包括基于聚合物-肽結合物的納米變形器和負載的抗原肽（AP）。在酸性內體環境中，基于納米變形器的疫苗經歷了從納米球（直徑約100 nm）到納米片（長度或寬度幾微米）的劇烈形態變化，從而機械破壞了內體膜并將抗原性肽直接遞送至細胞質，并經過激活NLRP3炎性體途徑激活免疫系統，進而誘導強大而安全的抗腫瘤免疫力。
圖|質子驅動的NTV用于癌癥免疫治療的示意圖
納米疫苗的具體設計
首先，聚合物p(DMAEMA22-OGEMA4)-b-p(MAVE)30使用可逆加成-斷裂鏈轉移聚合(RAFT)合成。然后選取兩種D肽類：萘結合D肽（NDP），芘結合D肽（PDP），將其羥基化后再通過乙縮醛鍵與聚合物上的羥基進行結合。兩者在pH 7.4下自組裝成球形納米結構，但是，在酸性環境（pH 5.6）導致縮醛鍵的快速裂解和肽的釋放。釋放的NDP重新組裝成納米纖維（NT1），而PDP肽則組裝成納米片（NT2），這可能是因為PDP比NDP具有更大的芳香結構，這可能會導致分子之間更強的π-π堆積相互作用。
然后使用雞卵清蛋白衍生肽（OVA241-270）作為模型抗原肽，使用雙重乳液法進行藥物負載，而且超過80％的肽在24小時內進行釋放。
圖|NTV的設計和表征
無需佐劑也可促進DC成熟
在細胞實驗中，NTV1和NTV2均可誘導胞質肽熒光信號的顯著增強。對于SIINFEKL表位肽的表面提呈實驗，發現NTV2處理的細胞在24 h時的SIINFEKL-H-2Kb復合物的水平要比其他組的細胞高得多，并且這種差異甚至在48h仍然很高。
研究人員還發現NTV2通過增強細胞因子（IL-1β，TNF-α，IL-10和IL-12p70）和DC成熟標記物（如CD40，CD80和CD86）的表達水平有效地刺激BMDC的成熟。這些結果表明NTV2有效地將AP傳遞到細胞質中，并促進DC的增殖，從而促進肽在體外的長時間表面呈現和向CD8+ T細胞交叉呈遞。
值得注意的是，即使沒有佐劑，NTV2也會促進DC的成熟。NTV2誘導的BMDC成熟可能是通過激活NLRP3炎性體途徑而發生的，并NTV2增強DC中的抗原加工。
圖|NTV2誘導對CD8+ T細胞的強大而持續的交叉呈遞
在多種腫瘤模型中抗腫瘤效果明顯
在小鼠體內實驗中，結果表明，NTV2促進AP傳遞到引流淋巴結，這可能是有效的NLRP3-炎性體途徑激活的結果，且遞送的AP主要位于DC和巨噬細胞等抗原呈遞細胞中。此外，NTV2納米疫苗在體內顯示出約87.3％的抗原特異性殺傷作用，這證明了NTV2納米疫苗在體內引起強烈的腫瘤特異性免疫應答。
在體內腫瘤B16F10-OVA模型中的抗腫瘤效率評估中，NTV2導致總的T細胞浸潤改善，中央記憶和效應記憶T細胞種群增加，同時Treg種群和PD-1的表達減少，從而在體內提供有效的腫瘤生長抑制作用和長期抗腫瘤免疫，還表明體內DCs激活的機制是NLRP3-炎癥小體途徑激活。
在另外兩種腫瘤模型（人乳頭瘤病毒（HPV）-E6/E7腫瘤模型和B16F10新抗原模型）同樣具有良好的療效，以及在與抗PD-L1聯合治療中，小鼠可以存活83天以上，這些結果均表明了基于NT的平臺是將來進行個性化癌癥免疫治療的潛在工具。
圖| NTV2抑制荷瘤小鼠的腫瘤生長并延長其生存期
不止于腫瘤！
綜上所述，開發的質子驅動的可變形納米疫苗，不僅促進AP的胞質遞送和交叉呈遞，而且還激活NLRP3炎性體途徑，從而增強抗腫瘤免疫力。同樣，基于NT的載體可以容易地適于封裝腫瘤新抗原，或與其他檢查點阻斷劑或治療劑聯合給藥。研究人員預測，當負載致病性抗原時，NTV2的將有助于其用于預防和治療許多傳染病。
拓展學習：
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3. 國家納米中心Nature Nanotech.：納米粒子變形記，滯留于腫瘤久一點
5. 中藥大姚靜等Nano Lett.：瞬時變形！納米組裝體改善腫瘤藥物遞送
參考文獻：
Gong, N., et al. Proton-driven transformable nanovaccine for cancer immunotherapy. Nat. Nanotechnol. (2020).
https://doi.org/10.1038/s41565-020-00782-3
