摘要:
癌癥免疫療法是一種有效的且在不斷發(fā)展的癌癥治療方法,它可以和化療贯卦,放療及外科手術相結合使用。 通過幾種不同的策略調節(jié)免疫系統(tǒng)增強了抗癌反應焙贷,提高了癌癥存活率撵割。 但系統(tǒng)給藥導致的難以預測的藥效以及藥物脫靶的副作用使得免疫療法的成功率低于預期。 而納米技術則提供多種材料及靶向方式辙芍,以克服免疫療法中的挑戰(zhàn)啡彬。 本文回顧了目前已有的免疫療法及其面臨的挑戰(zhàn)和應用于癌癥免疫治療中的納米技術羹与。
1. 免疫編輯:腫瘤生長的免疫反應
在“免疫編輯”過程中,免疫系統(tǒng)用兩種相反的方式導致了腫瘤進展:1)通過保護宿主抵抗癌癥庶灿;2)通過三個階段調節(jié)腫瘤免疫原性:消除纵搁,平衡和逃避(Chen&Mellman,2013)往踢。在消除階段腾誉,腫瘤細胞由于破壞正常組織而激活了先天免疫系統(tǒng)。來自巨噬細胞和樹突細胞(DCs)的IFN-γ分泌物使腫瘤細胞直接死亡并誘導腫瘤細胞中血管生成抑制因子的表達峻呕。脫落的抗原和癌細胞的蛋白質被抗原遞呈細胞(APCs)(如樹突細胞和巨噬細胞)吸收利职,并被運送到引流淋巴結(DLNs)以激活CD4 + T細胞和CD8 + T細胞。腫瘤相關抗原(TAA)和活化的T細胞進入腫瘤微環(huán)境誘導癌細胞死亡瘦癌。誘導方式有:1)通過釋放細胞毒蛋白如穿孔素或顆粒酶猪贪;2)通過Fas / FasL途徑。 IFN-γ誘導的促炎性腫瘤微環(huán)境通過反饋機制產生更多的IFN-γ和IL-12來增強腫瘤細胞的凋亡讯私。通過突變對免疫抑制的癌癥細胞則逃過了消除階段進入了平衡階段热押。此時,腫瘤細胞進入休眠期斤寇,在免疫攻擊和腫瘤增殖之間達到平衡楞黄,腫瘤不發(fā)生擴散(Dunn,Bruce抡驼,Ikeda,Old肿仑,&Schreiber致盟,2002)。
隨著免疫系統(tǒng)抑制那些對免疫攻擊敏感的細胞的增殖尤慰,剩下的那些具有免疫抗性的癌細胞產生了突變使其逃過了免疫檢查且創(chuàng)造出了一個免疫抑制的腫瘤微環(huán)境馏锡。 兩種眾所周知的免疫逃逸機制是降低腫瘤相關抗原(TAA)的遞呈和MHC1表達的喪失(MHC1與CD8 + T細胞上的T細胞受體(TCR)結合)。 此外伟端,癌細胞可以產生具有免疫抑制作用的細胞因子如TGF-β和IL-10杯道,以及共刺激分子如CTLA-4,PD-1和PD-L1责蝠。 調節(jié)性T細胞党巾,骨髓來源的樹突狀細胞和腫瘤相關的巨噬細胞也可能有助于腫瘤生存和擴散(Schreiber,Old霜医,&Smyth齿拂,2011)。
2. 目前的免疫療法
癌癥免疫療法在100多年前首次被提出肴敛,當時Coley博士認為通過向腫瘤部位注射“Coley's Toxins”可以誘導免疫反應產生署海,從而達到抗腫瘤的效果(Coley吗购,1898)。 從那之后砸狞,越來越多人開始研究免疫系統(tǒng)在癌癥進展中的作用捻勉。 Rosenberg通過給轉移性黑色素瘤高劑量注射IL-2實現了持續(xù)性的癌癥消退,并獲得了FDA的批準刀森,成為了第一個針對人類癌癥的免疫療法(Rosenberg踱启,2014)。 之后科學家們研究發(fā)現了檢查點抑制劑(CPIs)撒强。 CTLA-4抗體ipilimumab(Yervoy禽捆,Bristol-Myers Squibb)被證實提高了癌癥生存率,并于2011年被FDA批準用于轉移性黑色素瘤的治療飘哨。接著PD-1 / PD-L1兩種抗體也被證實可以有效提高患者生存率胚想,并于2018年獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。
2.1 檢查點抑制劑(Checkpoint Inhibitors)
免疫檢查點抑制劑推進了癌癥免疫療法的發(fā)展芽隆,目前它已被批準作為包括晚期黑素瘤在內的許多癌癥的治療范式的一部分(Patel&Minn浊服,2018)。
CTLA-4在T細胞上表達并且在淋巴結中對T細胞活化具有抑制作用胚吁。 它是CD28的同源物牙躺,和抗原遞呈細胞(APCs)上的CD80、CD86結合并下調T細胞活化腕扶,增加Treg(調節(jié)性T細胞)活性孽拷。 CTLA-4抑制劑Ipilimumab(Yervoy,Bristol-Myers Squibb)是首個FDA批準用于晚期黑色素瘤治療的單克隆抗體(mAb)半抱,針對其它實體瘤的臨床試驗也在進行中(Topalian脓恕,Drake和Pardoll,2012)窿侈。
PD-1/PD-L1途徑通過抑制T細胞炼幔,促進Tregs(調節(jié)性T細胞)的發(fā)育和功能行使,從而維持具有潛在致病性的自身反應性T細胞(即攻擊自身)和Tregs之間的動態(tài)平衡史简。 PD-1抑制劑Pembrolizumab于2015年獲得FDA批準成為非BRAF突變黑素瘤的一線治療手段(Topalian等乃秀,2012)。
但是檢查點抑制劑可能會在皮膚圆兵,胃腸道跺讯,內分泌組織和肝臟中引起免疫相關的不良反應(Boutros等,2016)衙傀。
2.2 轉移細胞療法(Adoptive Cell Transfer)
有三種被廣泛研究的體外激活T細胞以誘導強烈的免疫應答的方法:(1)腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs)抬吟;(2)T細胞受體(TCRs)免疫療法;(3)嵌合抗原受體T細胞(CAR-T)统抬。
腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs)是指那些離開血流進入到腫瘤中的白細胞火本。當存在大量的腫瘤浸潤淋巴細胞時危队,表明機體啟動了對抗腫瘤的免疫反應。通過將TILs與其識別的突變抗原聯系起來钙畔,研究人員可以通過體外增殖并回輸到患者體內的方式達到清除腫瘤細胞的目的茫陆。近期研究證實TILs療法能夠靶向黑色素瘤中的新抗原[pmid:27350335]。
T細胞受體(TCRs)療法則是通過體外改造T細胞受體擎析,回輸體內后TCRs識別和APCs或腫瘤細胞表面上的MHC非共價結合的肽后簿盅,發(fā)生T細胞的活化,以達到殺死腫瘤細胞的目的揍魂。第一種進入臨床試驗的TCRs免疫療法針對轉移性黑素瘤進行了試驗桨醋,使用TCR結合了人淋巴細胞抗原A2(HLA-A2)肽,實現了黑色素瘤的退化[pmid:16946036]现斋。隨后喜最,針對MART-1表位,具有更高親和力的TCR被開發(fā)出來庄蹋,識別MART-1低表達的癌細胞瞬内。這種方式提高了癌細胞的應答率,但同時也會靶向皮膚限书,眼睛和耳蝸中正常的黑色素細胞[pmid:19451549]虫蝶。臨床中超過一半的患者出現脫靶效應(on-target/off-tumor)毒性,提示靶向共同抗原會使得有效性和毒性之間往往只差之毫厘倦西。另外能真,靶向腫瘤-睪丸抗原MAGE-A3的TCRs會產生致死性神經毒性和心臟毒性,這也對TCR的研發(fā)帶來新的挑戰(zhàn)[pmid:23377668扰柠,pmid:23926201]舟陆。然而,用表達親和性增強TCR( 對HLA-A2限制性肽特異性)的T細胞靶向腫瘤-睪丸抗原NY-ESO-1在獲得有效性的同時沒有顯著的毒性[pmid:26193344]耻矮。目前,工程化的NY-ESO-1 T細胞正在進行晚期臨床試驗 (NCT01343043)忆谓●勺埃或許針對特定腫瘤新抗原的TCR會比靶向腫瘤共有抗原更加安全[pmid:25810311],這一點還有待臨床試驗進一步證實倡缠。
相比之下哨免,CAR結合了抗原結合結構域,最常見的是由抗體可變結構域衍生的單鏈可變片段(scFv)和TCR?鏈的信號結構域昙沦,以及受體(如CD28琢唾,OX40和CD137)的共刺激結構域 (Xie, Wei, & Tang,
2018)。CAR克服TCR的某些局限性盾饮,例如需要MHC表達采桃,MHC特性和共刺激信號懒熙。由Kuwana和Eshhar領導的小組首次表明了,這種類型的合成受體分子能夠使T細胞識別MHC非依賴性靶標[pmid:3122749普办,pmid:2513569]工扎。不依賴于MHC的CAR識別使CAR-T細胞具有顯著的抗腫瘤優(yōu)勢,因為腫瘤免疫逃逸的主要機制之一就是腫瘤細胞MHC相關抗原的丟失[pmid:26796069]衔蹲。目前CAR-T細胞的一個局限性是它們需要靶向腫瘤細胞表面上的抗原肢娘。
CD19是在B淋巴細胞上表達的表面抗原,是CAR-T理想的靶標舆驶,因為它是B細胞特有的橱健。Tisagenlecleucel(Kymriah?)是一種含有41BB共刺激信號的CD19靶向T細胞,在復發(fā)的B-ALL患者中表現出83%的總體緩解率沙廉,并且在2017年被FDA批準用于治療患有B-ALL的兒童和年輕成人拘荡。這種方法在實體瘤中效果較差,還存在可能危及生命的副作用蓝仲,例如細胞因子釋放綜合征和嚴重的自身免疫反應(Khalil俱病,Smith,Brentjens袱结,&Wolchok亮隙,2016)。
2.3 腫瘤疫苗(Cancer Vaccines)
科學家們已經測試了多種癌癥疫苗策略垢夹,包括癌癥肽/蛋白質溢吻,殺死的腫瘤細胞,脈沖樹突細胞和病毒蛋白質果元。 大多數癌癥疫苗由腫瘤特異性抗原和佐劑組成促王,以靶向和增強腫瘤特異性T細胞并使現有T細胞增殖。
用DNA和RNA測序鑒定腫瘤相關抗原(TAAs)有助于開發(fā)肽疫苗而晒。 到目前為止蝇狼,這種方法只在人乳頭瘤病毒(HPV)亞型疫苗上起效,該疫苗是一種預防宮頸瘤形成的病毒 - 蛋白質疫苗倡怎。
樹突細胞是高水平誘導T細胞的抗原遞呈細胞(APCs)迅耘。 通過分離自體外周血單核細胞并用PAP-GM-CSF活化,科學家開發(fā)了基于樹突狀細胞的疫苗Sipuleucel-T(Provenge?)监署,該疫苗已被批準用于激素難治性前列腺癌颤专。
2.4 單抗(Monoclonal Antibodies)
單克隆抗體(mAbs)可以通過很多不同的策略來治療癌癥,例如標記癌細胞使得化療更加有效钠乏,或者作為癌細胞特異性化療的靶向劑栖秕。利妥昔單抗(Rituximab)是一種CD20抗體,是首個被FDA批準用于B細胞非霍奇金淋巴瘤的單克隆抗體晓避。
另一組常用的單克隆抗體是阻斷致癌途徑的生長因子抗體簇捍。 Her2是一種酪氨酸激酶受體只壳,其在乳腺癌細胞中高表達,它可以被抗體Transtuzumab(Herceptin?)靶向結合垦写,該抗體于1998年被FDA批準用于侵襲性乳腺癌(Chiavenna吕世,Jaworski,&Vendrell梯投,2017)命辖。
盡管在了解癌癥的免疫逃避機制和開發(fā)新的治療方式方面取得了這些進展,但癌癥免疫療法的成功率卻仍低于預期分蓖。導致這種情況的可能原因有:1)具有免疫抗性的腫瘤微環(huán)境尔艇;2)劑量和療效問題;3)探索治療方案時需要大量的人力與資金(van der Burg么鹤,Arens终娃,Ossendorp,van Hall蒸甜,&Melief棠耕,2016)。
3. 納米微粒增強腫瘤免疫療法
醫(yī)學中納米顆粒系統(tǒng)的應用越來越常見柠新,并且它與傳統(tǒng)方法相比具有許多優(yōu)點窍荧。納米微粒可以作為各種類型物質的保護性遞送載體恨憎,增加物質的穩(wěn)定性和溶解性蕊退,延長其半衰期,同時納米微粒還可以靶向癌細胞(Qiu憔恳,Min瓤荔,Rodgers,Zhang钥组,&Wang输硝,2017)。
在癌癥的免疫療法中程梦,納米微粒也有很多應用腔丧。包括遞送腫瘤疫苗的抗原和佐劑;遞送抗體以達到更精準地靶向特定細胞(如APCs或樹突細胞)的目的作烟;改變腫瘤微環(huán)境以抵消許多腫瘤的免疫抑制作用。
3.1 抗原和佐劑遞送
已經表明砾医,腫瘤相關抗原(TAAs)的遞送可以使抗原遞呈細胞(APCs)成熟拿撩,從而激活淋巴結中的腫瘤特異性T細胞∪缪粒抗原遞呈細胞如樹突細胞和巨噬細胞可以攝取外源抗原压恒,和MHC I 形成復合物并呈遞給細胞毒性CD8 + T細胞影暴,誘發(fā)特異性細胞殺傷。由TAAs和佐劑組成的癌癥疫苗使得APCs表達TAAs并誘導免疫應答探赫。在納米載體中裝載癌癥疫苗可以提供持續(xù)性釋放型宙、穩(wěn)定性和增強的免疫原性。
已經研究了腫瘤相關抗原(包括Trp2和OVA)與佐劑(例如各種納米材料中的toll樣受體激動劑)的組合的包封伦吠。制備了脂質 - 磷酸鈣(LCP)納米顆粒以包封Trp2(一種黑素瘤特異性抗原)妆兑,并將CpG佐劑放入鈣核心中,用甘露糖功能化以靶向樹突細胞毛仪。在黑素瘤模型中搁嗓,該方法被證實了能使得樹突狀細胞對抗原產生有效的攝取,抗原持續(xù)釋放和腫瘤生長的抑制(Vasievich箱靴,Ramishetti腺逛,Zhang,&Huang衡怀,2012;Zhuang et al棍矛。,2016)抛杨。
聚乳酸 - 共 - 羥基乙酸(PLGA)够委,脂質體和陽離子脂質DOTAP已被證明可遞送Trp2抗原。與在表面上具有磷脂雙分子層的脂質體相比蝶桶,PLGA顯示出更緩慢的釋放速度和延長的免疫應答時間(Demento等人慨绳,2012)。梁等人將脂質體包被的金納米粒子靶向樹突細胞受體aCD11c真竖,同時遞送佐劑單磷酰脂質A(MPLA)和Trp2抗原脐雪,以達到活化樹突狀細胞并誘導抗腫瘤CD8 + T細胞的目的。這種雙層微粒的設計能夠保護Trp2不被降解恢共,不被細胞表面anti-CD112抗體結合(Liang et al战秋。,2017)讨韭。 Kuai等人合成了10nm的高密度脂蛋白納米圓盤脂信,并且能夠通過簡單混合的方式結合佐劑和多種通過DNA外顯子測序得到的新抗原。研究表明透硝,在B16F10腫瘤中狰闪,納米圓盤載體能延長針對腫瘤特異性抗原的T細胞應答并延遲腫瘤生長(Kuai,Ochyl濒生,Bahjat埋泵,Schwendeman,&Moon,2017)丽声。
哈桑等人研究表明礁蔗,在小鼠模型中,將OVA抗原整合到針狀納米載體碳納米管(CNTs)上雁社,并裝載CpG和抗CD40可以誘導OVA特異性細胞和體液免疫應答浴井,延遲腫瘤生長。與PLGA封裝相比霉撵,細胞攝取PLGA封裝需要能量而CNTs既可以通過主動途徑又可以通過被動途徑進入細胞磺浙,這使得抗原遞送效果更好。 此外喊巍,研究人員還比較了“CNTs+游離的OVA和CpG”與“CNTs+CpG和OVA的化學共軛物”之間的差異屠缭。共軛形式的OVA和CpG產生了更高的抗OVA的IgG和IgG2c抗體(Hassan等,2016)崭参。
納米粒子的大小津坑,設計和結構會影響免疫反應祖驱,運輸到引流淋巴結(DLNs)的速度和APCs的攝取。段等人利用pH響應性鑭系元素離子和鳥嘌呤單磷酸鹽遞送系統(tǒng),在細胞質和內涵體的酸性環(huán)境中降解金屬 - 有機骨架我磁,釋放抗原和CpG滋尉,從而增加了黑素瘤模型中CD8 + T細胞的交叉呈遞(Duan等拧揽。休里,2017)。
還有研究設計了癌細胞膜包被的癌癥疫苗坏逢,從而克服了癌細胞突變率高域帐,表達的抗原多樣化的問題∈钦康等人在體外用B16F10細胞膜包被PLGA顆粒肖揣,使得整個膜蛋白都呈遞給了樹突細胞,使得IFN-γ增加浮入。他們制造了人工合成龙优、和高度免疫原性癌細胞很像的納米微粒,由裝載了CpG的鈣核心事秀、B16OVA細胞膜和α-螺旋SP70蛋白組成彤断。結果顯示,小鼠黑素瘤模型中易迹,淋巴結中的樹突狀細胞增多且有持續(xù)的
抗原呈遞(Kang等宰衙,2018)。
納米微粒不僅可以作為載體睹欲,還可以作為免疫刺激劑直接與免疫細胞相互作用供炼。 病毒樣蛋白是沒有感染性的,穩(wěn)定的、適應性強的載體劲蜻,有一些病毒樣顆粒(VLPs)表現出了免疫原性特性。 在一個黑素瘤肺轉移模型中考余,空豇豆花葉病毒(CPMV)的使得免疫應答增加先嬉、嗜中性粒細胞活化和CD4 + T細胞被誘導,從而使得腫瘤負荷降低(Lizotte等楚堤,2016)疫蔓。
3.2 靶向抗原遞呈細胞(APCs)
樹突細胞是專職抗原遞呈細胞(APCs),它能夠有效誘導T細胞和B細胞應答身冬。目前已經有多種可靶向的DC細胞膜蛋白衅胀,包括甘露糖,巖藻糖N-乙酰葡糖胺酥筝,抗CD11c和抗DEC205滚躯。用抗體修飾負載了抗原的PLGA表面,以達到靶向DCs的作用(Cruz等人嘿歌,2014)掸掏。 Bocanegra Gondan及其同事設計了鋅摻雜的、放射性標記的宙帝、磁性納米粒子填充的膠束系統(tǒng)丧凤,其攜帶兩種TLR激動劑polyIC和R837,它們協同激活巨噬細胞和DCs步脓。與游離的的polyIC-R837相比愿待,通過納米微粒遞送提供了對免疫細胞的持續(xù)性刺激和促炎細胞因子分泌的增加。由于系統(tǒng)中含有鎵-67靴患,我們還可以通過MRI和SPECT成像監(jiān)測這些納米顆粒(Bocanegra Gondan等仍侥,2018)。
還有的研究對APCs進行基因編輯以促進其成熟和活化蚁廓。脂質納米顆粒適合進行RNA遞送访圃。可電離陽離子脂質與攜帶PD-L siRNA的PEG結合相嵌,成功在樹突細胞上敲除了PD-L1和PD-L2腿时,激發(fā)了CD8 + T細胞的應答(Hobo等人,2013)饭宾。將miR-148a抑制劑和TLR激動劑封裝在多肽膠束中可防止由樹突狀細胞中的miR-148a引起的TLR識別抑制批糟,腫瘤相關的樹突細胞成熟,免疫抑制性腫瘤微環(huán)境受到抑制(Liu et al看铆。徽鼎, 2016)。雷等人使用精氨酸包被的金納米顆粒來遞送CRISPR-Cas9核酸酶系統(tǒng),以敲除巨噬細胞中的SIRP-α基因否淤,使得針對癌細胞的吞噬作用增強(Ray等悄但,2018)。一些納米顆潦眨可以單獨調節(jié)APCs的免疫力檐嚣。多羥基化的富勒烯醇可激活巨噬細胞,將這些巨噬細胞回輸到肺轉移模型后啰扛,癌癥轉移得到抑制嚎京。而且有趣的是,富勒烯醇的抑制作用與顆粒的電負性水平相關(Tang et al隐解。鞍帝,2016)。
3.3 靶向抗體遞送
越來越多的單克隆抗體(mAb)療法被FDA批準煞茫,它們應用于治療傳染病帕涌,移植排斥、自身免疫疾病以及癌癥溜嗜。這些單克隆抗體具有高度特異性結合能力宵膨,可降低脫靶效應并改善癌癥治療;但它也有很多局限性炸宵,比如藥代動力學和組織可及性差辟躏,腫瘤滲透有限,免疫系統(tǒng)受損土全,以及難以穿越生物屏障(Colzani等捎琐。,2018; Qiu等裹匙,2017)瑞凑。單抗療法還存在其它可能的風險,如心臟毒性概页,細胞因子釋放綜合征籽御,感染和自身免疫疾病(Hansel惰匙,Kropshofer技掏,Singer,Mitchell项鬼,&George哑梳,2010)。為了進一步減少這些副作用并將單抗直接遞送到腫瘤微環(huán)境绘盟,我們可以將單抗封裝在納米微粒內鸠真。 Colzani等人在PLGA納米微粒中封裝了HER2靶向抗體曲妥珠單抗(TZ)以幫助遞送悯仙,同時還可以控制釋放時間。而且還可以在雙重負載的納米微粒中吠卷,將TZ與多柔比星偶聯用于組合化學免疫療法锡垄。這種方法能夠實現37.5%的封裝效率和2.9%的TZ負載,其中78%封裝的TZ將在30天內釋放祭隔。體外研究顯示用封裝了TZ的納米微粒對HER2陽性細胞處理48小時后偎捎,細胞對TZ的結合降低92.2%,證明了TZ封裝和釋放的有效性序攘。相比于游離的TZ,這些封裝了TZ的納米微粒能夠使HER2更有效降解寻拂。 Mi等人將抗PD-1和抗OX40抗體與馬來酰亞胺封端的PEG-PLGA納米微粒共軛(Mi等程奠,2018)。通過使用αPD-1阻斷T細胞抑制祭钉,αOX40增加T細胞活化瞄沙,該方法與同時使用兩種游離抗體相比能夠顯著上調T細胞的活化。當在體內進行比較時慌核,雙抗體納米微粒使得C57BL / 6小鼠的治愈率為30%距境。6只治愈的小鼠中,5只在腫瘤再次攻擊時依舊保持抗性垮卓。與其他治療相比垫桂,這些小鼠的存活時間增加超過20%,并且與游離抗體(69%)相比粟按,CD8 +腫瘤浸潤性T細胞的百分比更高(85%)诬滩。
3.4 基因遞送
RNA的遞送可以實現細胞內抗原合成,但是全身注射會導致靶向性差灭将、攝取效率低下以及核糖核酸酶降解等問題(Kranz等疼鸟,2016; Sahin,Kariko'庙曙,&Tureci空镜,2014; Yin等,2014)捌朴∥庠埽克蘭茲等人開發(fā)了脂質-RNA復合物,將RNA靶向遞送給DCs以提高DCs攝取效率男旗,同時保護RNA不被核糖核酸酶降解舶斧。通過改變脂質:RNA的比率可以改變微粒的電荷量,具有過量負電荷的微粒對脾臟察皇,淋巴結和骨髓具有高度選擇性茴厉。給小鼠注射包含有編碼血凝素RNA的脂質復合物后泽台,小鼠產生了更多具有HA特異性T細胞受體的CD4 +和CD8 + T細胞。具有卵清蛋白編碼RNA的脂質復合物能夠在B16-OVA攻擊后20天內使小鼠完全免疫腫瘤矾缓,而僅僅注射RNA的小鼠存在腫瘤負載怀酷。這種納米微粒已進入I期劑量遞增臨床試驗,其脂質復合物中包含了四種RNA(分別編碼NY-ESO-1嗜闻,MAGE-A3蜕依,酪氨酸酶和TPTE)。該試驗招募了三名患者琉雳,一名患者在治療后顯示轉移淋巴結消退样眠,另一名患者在腫瘤切除后接受了治療并且持續(xù)保持無腫瘤發(fā)生(報告時為7個月),第三名患者的八個肺轉移灶在治療后保持穩(wěn)定翠肘。 類似地檐束,Oberli等人使用脂質納米微粒將RNA遞送到DCs,巨噬細胞和嗜中性粒細胞以誘導CD8 + T細胞應答(Oberli等束倍,2017)被丧。然而,他們選擇酪氨酸酶相關蛋白2(TRP2)和突變糖蛋白100(gp100)作為納米微粒內RNA編碼的抗原绪妹。實驗結果顯示微粒大小和T細胞活化程度之間沒有相關性甥桂;但是ζ電位在-15~-3mV之間的微粒能使T細胞最高程度活化。在B16F10黑色素瘤模型中邮旷,用封裝了RNA的納米微粒治療的效果明顯優(yōu)于未封裝的治療效果黄选。
3.5 細胞因子(cytokine)遞送
細胞因子在免疫細胞信號傳導中起重要作用,能夠指導免疫反應婶肩。由于降解糕簿,排泄,非特異性結合和毒副作用狡孔,在全身給藥中正確遞送游離細胞因子是非常困難的(Christian&Hunter懂诗,2012)。大多數細胞因子在身體局部起作用苗膝,為了獲得預期的免疫效果殃恒,需要的細胞因子濃度足以產生全身的毒性。而通過將細胞因子封裝在靶向納米微粒中辱揭,微晾胩疲可以遞送足夠濃度的細胞因子。 Bauleth-Ramos等人最近開發(fā)了一種納米微粒问窃,通過將化療藥物Nutlin-3a(Nut3a)和炎性細胞因子GM-CSF裝載到乙鹾蓿化葡聚糖中,以實現組合化學免疫療法的遞送(Bauleth Ramos等域庇,2017)嵌戈。細胞因子GM-CSF能夠增加白細胞活化和增殖覆积,并招募APCs,從而刺激全身的免疫應答(Hercus等熟呛,2009; Yan宽档,Shen,Tien庵朝,Chen吗冤,&Liu,2017)九府。而乙踝滴粒化葡聚糖是pH敏感性聚合物,能夠在酸性環(huán)境如溶酶體區(qū)室或腫瘤組織中將更快地降解侄旬。 在外周血單細胞中降传,納米微粒的最高安全濃度可達250μg/ mL。DCs細胞表面標志物CD83和CD86的表達和淋巴細胞增殖都顯著增強勾怒。 Bauleth研究顯示該NPs能夠誘導初始T細胞并使其增殖、刺激APCs声旺、改變細胞因子環(huán)境笔链。
Guimaraes等人的另一項研究討論了一種NPs優(yōu)化策略,用于遞送與死亡受體4與5結合的細胞因子——腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(TRAIL)腮猖,以觸發(fā)細胞凋亡(Guimaraes et al鉴扫。,2018)澈缺。在前期臨床前試驗中坪创,TRAIL能誘導癌細胞凋亡且毒性很頂。但是由于效力低姐赡,半衰期短和遞送不良莱预,它沒有任何顯著的治療功效。De Miguel等人證實了通過用TRAIL包被脂質NPs可有效遞送TRAIL(De Miguel等项滑,2016)依沮。在NSCLC細胞模型中,他們發(fā)現與可溶形式的TRAIL相比枪狂,NPs制劑顯著改善了TRAIL的生物活性危喉。當和細胞致敏劑CDK抑制劑共同給藥時,TRAIL包被的NP效果顯著州疾,被TRAIL包被的NP處理后細胞存活率降低至9.7%辜限,而用可溶形式的TRAIL處理過的細胞存活率為28.9%。
4. 用于腫瘤免疫療法的納米微粒
納米微裂媳停可以通過改善其運送藥物的藥代動力學和體內分布來遞送生物活性分子薄嫡,以提高治療效果并減少副作用氧急。目前已經有許多性質和用途不同的納米顆粒,我們可以根據其性質將其應用到不同情景下岂座。能達到最佳藥代動力學和體內分布的納米微粒通常大小約為100nm态蒂,表面Zeta電位在±10mV并具有PEG表面層。NPs不僅可用于藥物遞送费什,還可直接靶向免疫系統(tǒng)以產生細胞因子钾恢,誘導體液和細胞免疫。目前常見的NPs有聚合物鸳址,脂質瘩蚪,樹枝狀大分子,VLPs和無機物稿黍。 NPs在腫瘤免疫治療中有許多應用疹瘦,最常見的是遞送特異性抗原和佐劑以增加APCs對抗原的攝取,以上調B細胞和T細胞的活化巡球。僅通過NPs運送TAAs往往無法激活足夠的免疫反應言沐,因為TAAs沒有足夠的免疫原性,通過在NPs上同時裝載佐劑就可以增強免疫反應(Silva酣栈,Videira险胰,Gaspar,Preat和Florindo矿筝,2013)起便。一些NPs自己也可以充當佐劑,刺激B細胞和T細胞反應(Dwivedi窖维,Tripathi榆综,Ansari,Shanker铸史,&Das鼻疮,2011; Zolnik,Gonza'lez-Ferna'ndez琳轿,Sadrieh陋守,& Dobrovolskaia,2010)(圖2)利赋。
4.1 PLGA
PLGA是一種生物可相容水评、生物可降解的的聚合物,它已經經過FDA批準媚送,可用于包封許多生物活性化合物中燥。PLGA納米微粒具有大小、形態(tài)塘偎、表面官能化等性質可調節(jié)的特點疗涉,且能負載較大量的抗原拿霉、佐劑和藥物(Demento等人,2012; Irvine咱扣,Hanson绽淘,Rakhra,&Tokatlian闹伪,2015)沪铭。 PLGA納米微粒的局限性在于:1)可能產生具有細胞毒性的降解產物;2)在制備期或治療前偏瓤,有效負載發(fā)生失活杀怠。
PLGA和其他聚合物可以共同形成聚合物膠束,比如將PEG的親水性頭部添加到聚合物的一端從而產生兩性共聚物厅克。聚乙二醇化聚合物(PEGylated polymers)可通過阻止蛋白質吸收赔退,防止和網狀內皮系統(tǒng)的相互作用來增加NPs在體內的循環(huán)時間(Grimaldi,Incoronato证舟,Salvatore硕旗,&Soricelli,2017)女责。Kim使用PLGA NPs封裝TLR7 / 8雙特異性咪唑喹啉酯激動劑來增強細胞因子的分泌(Kim等漆枚,2018)。而Jahan則將卵清蛋白抗原鲤竹,MPLA佐劑和表面修飾Ab配體包封在一起,這種NPs改善了靶向DSs的效率(Jahan昔榴,Sadat辛藻,&Haddadi,2018)互订。anti-CD205是特異性靶向DCs的單克隆抗體吱肌,Min等人利用PLGA聚合物直接從放射治療后的腫瘤細胞中捕獲腫瘤抗原,以上調遠端抗腫瘤效應(Min等仰禽,2017)氮墨。捕獲的腫瘤特異性抗原的NPs可以直接將抗原遞送至APCs,在與αPD-1組合下提高治療功效吐葵。
4.2 脂質體
脂質體的特點是:1)高度生物相容性规揪;2)易功能化;3)穩(wěn)定運載物質直到脂質雙分子層被破壞温峭,因此相比持續(xù)釋放的PLGA猛铅,脂質體具有更快的釋放動力學(Kapadia,Perry凤藏,Tian奸忽,Luft堕伪,和DeSimone,2015)栗菜。
脂質體本身具有較差的免疫原性欠雌,但由于其易于功能化,因此其仍然是有效的遞送載體(Fontana疙筹,Liu富俄,Hirvonen,&Santos腌歉,2017)蛙酪。Lai等人用CpG佐劑和甘露糖包被脂質體,成功地將封裝的黑素瘤特異性TRP2肽遞送到DCs(Lai等翘盖,2018)桂塞。這增強了DC活化并隨后增加了T細胞活化,CD8 + T細胞和產生干擾素-γ的細胞馍驯。在B16黑素瘤模型中阁危,注射這些脂質體的小鼠顯示出對腫瘤生長的抑制和延長的存活時間。
由于神經酰胺水溶液沉淀和細胞不可滲透性汰瘫,鞘脂代謝物(sphingolipid metabolite)難以遞送狂打。Li等人將6-碳神經酰胺前體藥物加載到脂質體(LipC6)中,以遞送鞘脂代謝物(Li等混弥,2018)趴乡。神經酰胺既可作為化學和免疫治療,也可誘導癌細胞凋亡并影響T細胞信號傳導蝗拿。在他們的肝細胞癌模型中晾捏,LipC6注射減緩腫瘤生長,增加腫瘤細胞凋亡哀托,并減少腫瘤相關巨噬細胞惦辛。
4.3 樹狀大分子(Dendrimers)
樹枝狀聚合物由于其逐步支化合成而提供最具特異性的納米顆粒物理特性之一。由于每次合成都產生了恰好兩倍于表面分子的數量仓手,因此可以精確控制粒度和結合位點胖齐。聚酰胺胺(PAMAM)由于其生物相容性,表面官能化和易于合成而成為最常見的樹枝狀大分子之一嗽冒。這種樹枝狀大分子與糖肽結合呀伙,靶向樹突細胞特異性ICAM-3捕獲非整合素(DC-SIGN),并證明增加多聚體呈遞增加了結合添坊,但超過第5代区匠,內化沒有額外增加和信號(Garc?'a-Vallejo等,2013)。這導致攜帶16-32聚糖單元的樹枝狀聚合物發(fā)生最佳抗原呈遞驰弄,并引起CD4 +和CD8 + T細胞的顯著誘導麻汰。通過Moura計算模擬不同的聚谷氨酸樹枝狀大分子以確定最佳表面官能化(Moura等人,2017)戚篙。該計算機模型確定了樹枝狀聚合物與甘露糖胺作為靶向佐劑的最佳官能化五鲫,以及三種單獨的TAA:MART-1,gp100:44和gp100:209岔擂。該第四代樹枝狀大分子具有64個羧基位喂,他們發(fā)現32個羧基可與甘露糖胺共價結合,但計算出只有16個甘露糖胺應該共軛以留下可用于TAA的其他結合基團乱灵。
4.4 病毒樣顆粒
VLPs是源自于各種各樣病毒的NPs(20-100nm)塑崖,病毒被失活后使得它們不再能夠復制(Buonaguro,Tagliamonte痛倚,Tornesello规婆,&Buonaguro,2011)蝉稳。VLPs能夠向APCs呈遞線性和構象抗原抒蚜,導致B細胞活化和與MHC I和II交叉呈遞,從而激活CD4 +和CD8 + T細胞(Buonaguro等耘戚,2011)嗡髓。可以將VLPs工程化以靶向免疫細胞收津,增強疫苗功效饿这,或通過定點誘變或生物綴合裝載免疫原性配體(Smith,Simon撞秋,&Baker长捧,2013)。
雖然臨床階段部服,大多數VLPs是針對病毒病原體的唆姐,但是越來越多人開始研究如何使用VLPs進行癌癥免疫治療(Zhang等人拗慨,2015)廓八。 Bolli等人開發(fā)了靶向半胱氨酸 - 谷氨酸逆向轉運蛋白xCT的VLPs(AX09-0M6),其在乳腺癌干細胞中提供氧化和化學損傷保護(Bolli等赵抢,2018)剧蹂。 VLPs產生了靶向xCT的單克隆抗體應答,小鼠轉移性肺組織中的NK細胞水平升高烦却。用IV Her2 + TUBO衍生的腫瘤球體注射后宠叼,經過治療的小鼠不在產生肺部結節(jié),皮下4T1腫瘤也不再生長。 Xi等人Trop-2抗原(癌癥中通常過表達的糖蛋白)和CD40L佐劑加入HIV gag-based VLP的膜包膜中(Xi等冒冬,2018)伸蚯。有CD40L和無CD40L兩組相比,CD40L使得有Lewis腫瘤的小鼠中表現出更高的免疫應答简烤,減少的腫瘤生長和增加的存活率剂邮。
4.5 無機納米顆粒(Inorganic Nanoparticles)
它們可以作為可修飾的納米載體。 然而横侦,還存在一些問題挥萌,例如活性氧物質的形成,充當不希望的反應的催化劑枉侧,金屬NP不能生物降解引瀑,或直接細胞毒性導致不僅腫瘤細胞,而且還導致正常組織的細胞凋亡榨馁。 Fogli等人憨栽。 功能化的Au和SiO2納米顆粒與肝癌和卵巢癌細胞裂解物一起孵育并與未成熟的DC孵育(Fogli等,2017)辆影。 NPs沒有引起任何毒性并被DC吸收徒像,但只有Au官能化的NP促進DC成熟,如通過CD80和CD83的上調所觀察到的蛙讥。 雖然Au和SiO2 NPs均增加T細胞增殖锯蛀,但是SiO 2 NPs僅誘導CD4 + T細胞,而Au NPs誘導CD4 +和CD8 + T細胞增殖次慢。
4.6 混合微粒(Hybrid Particles)
雖然納米顆粒提供了將分子包封在內部或將它們與表面結合的能力旁涤,但是也存在一些彼此連接以產生混合納米顆粒的顆粒。 Lizotte等之前已經證明迫像,CPMV來源的VLP可以減少吸入時現有B16F10腫瘤的肺轉移(Lizotte等劈愚,2016)。 最近Czapar等人使用CPMV和第四代PAMAM樹枝狀聚合物形成聚集的混合納米顆粒闻妓,其允許CPMV的持續(xù)釋放(Czapar菌羽,Tiu,Veliz由缆,Pokorski注祖,&Steinmetz,2018)均唉。 這用于卵巢癌模型是晨,其中CPMV單獨需要每周施用,但單劑量的CPMV-4G樹枝狀大分子導致類似的腫瘤負荷并延遲癌細胞生長舔箭。
5. 討論
通過免疫療法調控免疫系統(tǒng)以治療癌癥已取得很多進展罩缴。阻斷腫瘤的免疫抑制,癌癥疫苗,靶向腫瘤細胞和腫瘤微環(huán)境的結果令人鼓舞箫章。它仍然是癌癥的一種有前途的治療選擇烙荷,但有很大的空間改進。雖然納米粒子已經能夠提供顯著的改進檬寂,但未來的發(fā)展有很多機會奢讨。有許多不同類型的納米粒子可用作遞送和靶向載體,為特定適應癥選擇最佳類型并優(yōu)化粒子特性焰薄,例如大小拿诸,形狀,電荷塞茅,材料亩码,表面功能化以及抗原和佐劑的選擇可能需要大量的工作,至關重要野瘦。