擺脫化療痛苦!中科院研制出治療性癌癥疫苗:簡單有效

利用已批準的安全性好的簡單材料,通過巧妙的設計使其發揮更高的性能,是劑型基礎研究快速進入臨床應用轉化的重要策略。近日,過程工程所基於食品藥品監督管理局(FDA)批準的聚乳酸簡單材料開發新型腫瘤疫苗取得重要進展,其獨特的“抗原後包埋”、“多樣化裝載”、“免疫環境協同調控”等特性極大地提高瞭抗原利用率及細胞免疫應答水平,顯著抑制瞭腫瘤進展。

腫瘤免疫療法在2013年被Science評為十大科學突破榜首。在眾多免疫療法中,腫瘤疫苗能夠調動機體自身的免疫細胞殺傷腫瘤,極具臨床應用潛力。然而單獨腫瘤抗原進入體內後免疫原性非常弱,難以激發有效的免疫應答。

針對該難題,過程工程所生化工程國傢重點實驗室生物劑型與生物材料團隊馬光輝研究員和魏煒研究員進行瞭系統研究,發現和創制瞭一系列疫苗遞送新劑型,在動物模型上已成功用於乳腺癌黑色素瘤淋巴癌惡性腫瘤預防治療,並且部分劑型已通過倫理批準進入臨床前和臨床研究。相關工作相繼發表於Nat Mater 2018, 17, 187、Nat Commun 2017, 8, 14537、Adv Sci 2017, 4, 1700083、ACS Nano 2015, 9, 4925、ACS Cent Sci 2019, 5, 796、Small 2018, 14, 1704272、Biomaterials 2013, 34, 8291等期刊上。

擺脫化療痛苦!中科院研制出治療性癌癥疫苗:簡單有效
圖1. 新型腫瘤疫苗劑型的制備及其免疫機制:基於獨特的“後包埋”策略,高效裝載腫瘤抗原(上);通過註射部位免疫微環境的協同調控,顯著增強疫苗的免疫應答水平(下)

針對抗原裝載方法復雜、需要多次註射免疫、體內有效利用率低、交叉提呈較弱的問題,同時確保疫苗劑型安全性和成藥性,該團隊提出瞭基於聚乳酸(FDA批準材料)自愈合大孔微球的腫瘤新策略。利用聚乳酸較低的玻璃態轉化溫度,可以在溫和條件下將溶液中的抗原有效封裝在大孔球內部,這種簡單獨特的“後包埋”的方法不僅保護瞭抗原的生物活性,並且利於醫院劑型的現場配置。

同時,通過對微球尺寸和降解速率的合理設計,可以在註射部位分別實現對抗原提呈細胞募集和抗原釋放的精準調控,最大化提升抗原的攝取效率。另外,聚乳酸降解後產生的乳酸分子可在註射部位產生微酸環境,以此促進Th1型細胞因子的分泌和抗原在細胞內的交叉提呈,進而強化後續的細胞免疫應答。

據研究人員介紹,大孔微球可以作為疫苗的底盤,內部適合裝載多肽、蛋白、核酸等多種親水性抗原,而骨架還可以同時負載單磷酰脂質A(MPLA)、咪喹莫特等疏水性佐劑,以滿足不同疫苗劑型的需求。

基於上述優勢,該腫瘤疫苗劑型在動物模型上單次註射後即可誘導高效且長期的特異性免疫應答,在乳腺癌、淋巴瘤、黑色素瘤等多種腫瘤模型和蛋白抗原、多肽抗原、新抗原上取得瞭優於商品化劑型(AS04)的療效,並且展示出瞭非常好的安全性。該劑型目前正在與醫院合作申請臨床倫理,用於腫瘤新抗原的個體化免疫治療。

擺脫化療痛苦!中科院研制出治療性癌癥疫苗:簡單有效
圖2.自愈合大孔微球用於腫瘤新抗原的個體化免疫治療:(A)新生抗原疫苗構建及接種策略;(B)脾多能CD8 T細胞百分比;(C)瘤內效應CD8 T細胞切片染色及亞型分析;(D)瘤內T reg細胞切片染色及統計分析;(E)抑瘤曲線及抑瘤率

中國科學院過程工程所習曉博博士及葉通博士生為該論文共同第一作者,魏煒研究員及馬光輝研究員為共同通訊作者。該工作得到瞭國傢重點研發計劃項目、中科院戰略先導科技專項和國傢自然科學基金群體項目的支持。

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