目前，作為癌癥治療主要技術之一的手術切除，面對的主要的問題是癌轉移和復發。有報道稱，術后進行免疫治療，如免疫檢查點阻斷（ICB）治療，可以降低癌癥復發和轉移的風險。然而，其治療效果仍有待提高。
在各種類型的癌癥免疫療法中，癌癥疫苗可以誘導腫瘤特異性免疫反應。為了激活和擴增腫瘤特異性T細胞，基于納米顆粒（NP）的疫苗（納米疫苗）的最新進展集中在將腫瘤特異性抗原和佐劑共遞送到抗原呈遞細胞（APCs）如樹突狀細胞（DC）上。在此過程中，專職性DC通過主要組織相容性復合體I類（MHC-I）抗原呈遞途徑進行抗原的胞質遞送和交叉呈遞對于觸發強大的抗腫瘤反應至關重要。
因此，為了制造有效的癌癥納米疫苗，至關重要的是開發既能充當免疫佐劑，還能夠將抗原直接穿梭到APC細胞質中的抗原載體。
成果簡介：
鑒于此，蘇州大學劉莊教授、彭睿教授和華東師范大學程義云教授等人利用氟化樹枝狀大分子和聚乙烯亞胺（PEI）作為遞送抗原的載體，來制備具有有效抗原交叉呈遞的腫瘤納米疫苗，并期望實現有效的針對患者的手術后免疫療法。成果發表于Nature Nanotechnology上。
載體設計
對于載體地設計為，通過將兩種氟代烷通過胺-環氧化物反應接枝到聚乙烯亞胺（PEI）上，形成F7-PEI和F13-PEI，然后在簡單混合后即可與蛋白質抗原或腫瘤細胞膜抗原自組裝，形成157-250 nm大小均勻，電位為+50 mV的NPs。
有效激活DC和抗原交叉呈遞
研究人員研究了F-PEI/OVA NPs與小鼠骨髓來源的樹突狀細胞（BMDC）的相互作用，研究發現，氟化的PEI（F13-PEI/OVA和F7-PEI/OVA）細胞毒性較低，而且可以促進DC細胞成熟（即上調了共刺激分子（CD80，CD86，CD40和MHC-II）），并高水平的刺激腫瘤壞死因子-α（TNF-α），白介素-6的產生（IL-6）和IL-12p70。經對比，F13-PEI / OVA和F7-PEI / OVA的最佳F-PEI：OVA比為1：1，兩者均可觸發有效的DC成熟，但是前者F13-PEI / OVA可以更有效地誘導抗原交叉呈遞，并觸發隨后的OVA特異性T細胞反應。
圖|納米疫苗的制備與表征
探討為什么
研究人員隨后研究了這種基于氟聚合物的NP促進交叉提呈和DC成熟的潛在機制。先前研究發現，PEI可以通過Toll樣受體4（TLR4）介導的信號傳導通路，使髓樣來源的抑制細胞（MDSCs）從M2型到M1型的重新極化。經研究發現，確實說明了F-PEI和F-PEI/OVA是通過TLR4信號通路激活DC，尤其是在攜帶OVA時。而且F-PEI遞送的均可以進行溶酶體逃逸，這對于抗原的釋放是非常有利的。
對于溶酶體逃逸的機制可能是PEI主鏈的pH緩沖機制，此外，氟烷基鏈也可能在其中發揮主要作用，因為氟烷基鏈既疏水又疏脂，它很容易通過疏水相互作用與膜脂質融合，而它們的疏脂特性可確保氟烷基鏈在脂質膜上快速擴散。
圖|納米疫苗在體外的DC活化
體內效果明顯
在體內，整體效果與體外的結果一致，與其他組別相比，經F13-PEI / OVA免疫的小鼠在60天之內保持了37.5％的高存活率，說明這種制劑可以引起高水平的抗腫瘤T細胞應答，這導致對已建立的B16-OVA腫瘤的有效抑制，這也證明了F13-PEI / OVA作為治療性癌癥疫苗的潛力。
圖|F-PEI / OVA納米疫苗的體內免疫刺激
個性化疫苗
殘留的微瘤或循環中的腫瘤細胞可能導致致命的腫瘤復發和轉移，甚至在術后數月甚至數年。從手術收集的腫瘤細胞裂解物中開發的癌癥疫苗代表了癌癥免疫療法的有前途的途徑。
因此，研究人員通過使用從切除的腫瘤中收集的癌細胞膜作為腫瘤抗原的來源，并使用F13-PEI作為抗原載體（F13-PEI / Mem）來制造個性化的癌癥疫苗，從而進行了更具臨床意義的研究，觀察到了強大的免疫記憶效應，可以有效保護治愈的小鼠免受腫瘤再攻擊。
然后與ICB療法一起用于治療手術后殘留的腫瘤，能夠預防術后腫瘤復發和腫瘤轉移。與ICB治療的這種增強的個性化抗癌疫苗協同作用可能在用于臨床轉化的個性化手術后癌癥免疫治療中具有巨大價值。
圖| F13-PEI/Mem納米疫苗與ICB療法的協同作用，可治療術后遠處的腫瘤
總結與展望
本文提出了一種簡單而可靠的策略來制造基于含氟聚合物的癌癥納米疫苗，有望實現有效的針對患者的手術后免疫療法。與使用常規免疫佐劑（例如CpG和明礬）的疫苗相比，此類基于氟聚合物的納米疫苗在觸發抗腫瘤免疫應答方面顯示出更高的效率。
上面提到，本研究使用手術切除的腫瘤制造個性化的癌癥疫苗，除此之外，作者提出，可以將F13-PEI局部施用到腫瘤消融后的腫瘤中，然后利用高強度聚焦超聲（HIFU）把腫瘤碎片化，從而實現原位生成癌癥疫苗，進而抑制遠處腫瘤的生長。
除了在這項工作中證明的基于蛋白質和細胞膜的疫苗之外，這些含氟聚合物還可以用于開發基于核酸的疫苗（例如，mRNA疫苗），以用于跨膜遞送，DC活化和抗原呈遞。而且，除了抗癌疫苗之外，這種含氟聚合物還可以擴展到制造其他類型的重要疫苗，例如抗病毒感染的疫苗(如COVID-19)。
參考文獻：
Xu, J., et al. A general strategy towards personalized nanovaccines based on fluoropolymers for post-surgical cancer immunotherapy. Nat. Nanotechnol. (2020).
https://doi.org/10.1038/s41565-020-00781-4
