癌症疫苗是癌症免疫治疗和预防的主要手段之一。癌细胞和肿瘤组织内含有各种癌症特异性和癌症相关的突变和新生抗原(Neo-antigens),所以癌细胞和肿瘤组织本身尤其是癌细胞和肿瘤组织全细胞组分是最好的抗原库,也是制备预防性和治疗性癌症疫苗的最佳抗原原料。
图 1:(a)将癌细胞或肿瘤组织全细胞组分重组为纳米疫苗的示意图;(b)将癌细胞或肿瘤组织全细胞组分重组为纳米疫苗的制备方案;(c)纳米疫苗引起癌细胞特异性免疫反应的作用机理图。
为了最大程度的增加癌症抗原的负载量,全细胞组分被同时负载于纳米疫苗内部和表面。为了增加疫苗的功效,免疫佐剂被和全细胞组分共负载于纳米疫苗中,这样就极大地增强了纳米疫苗激活抗原特异性T细胞的能力。抗原提呈细胞(APCs)喜欢吞噬纳米级的物质,所以纳米疫苗更容易被抗原提呈细胞吞噬并进而激活癌细胞特异性免疫反应(图1c)。
图3:纳米疫苗在小鼠模型中治疗黑色素瘤的实验结果。(a)纳米疫苗给药时刻表;(b)和(d)肿瘤生长曲线;(c)和(e)小鼠生存曲线;(f)痊愈小鼠肿瘤二次接种后的肿瘤生长曲线和(g)生存曲线;(h)纳米疫苗与αPD-1联合治疗的给药时刻表;(i)和(k)联合治疗时的肿瘤生长曲线;(j)和(l)联合治疗时的生存曲线。
图 4:纳米疫苗治疗后小鼠的T细胞和肿瘤微环境分析。(a)对治疗后肿瘤组织进行CD3(T细胞)、CD11c(树突状细胞)、B220(B细胞)、F4/80(巨噬细胞)、CD49b(NK细胞)和DAPI(细胞核)的多重荧光免疫组化检测;(b)对治疗后肿瘤组织进行CD3、CD4、CD8、FOXP3、IFN-γ和DAPI的多重荧光免疫组化检测;(c)对治疗后肿瘤组织进行F4/80、CD163、CD80、PD-1、PD-L1、DAPI的多重荧光免疫组化检测;(d)和(e)纳米疫苗免疫治疗后小鼠的脾脏中的癌细胞抗原特异性CD8+ T细胞和CD4+ T细胞含量分析。
图5:纳米疫苗治疗后的小鼠黑色素瘤肿瘤微环境中的B细胞聚集以及多种免疫细胞形成的三级淋巴结构。CD3(T细胞)、CD11c(树突状细胞)、B220(B细胞)、F4/80(巨噬细胞)、CD49b(NK细胞)和DAPI(细胞核)。
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Lin Ma, Lu Diao, Zuofu Peng, Yun Jia, Huimin Xie, Baisong Li, Jianting Ma, Meng Zhang, Lifang Cheng, Dawei Ding, Xuenong Zhang, Huabing Chen, Fengfeng Mo,Honglv Jiang, Guoqiang Xu, Fenghua Meng, Zhiyuan Zhong, Mi Liu*, Immunotherapy and prevention of cancer by nanovaccines loaded with whole-cell components of tumour tissues or cells, Advanced Materials, 2021, DOI:10.1002/adma.202104849 https://doi.org/10.1002/adma.202104849
刘密,苏州大学药学院药剂系教授。2010年北京大学药学院硕士毕业,2014年苏黎世瑞士联邦理工学院 (ETH Zürich)药学院药剂系博士毕业。2014年11月份开始哈佛大学医学院免疫系博士后。2018年12月份加入苏州大学药学院药剂系任特聘教授,博士生导师。主要从事预防性和治疗性癌症疫苗、新冠病毒治疗性中和抗体、mRNA疫苗、益生菌和免疫多靶点检测技术等的研究。曾两次获得哈佛大学医学院Mary K. Iacocca Fellowship,以通讯作者或第一作者在Nature Communications, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Progress in Polymer Science等国际一流杂志发表论文多篇,已申请预防和治疗性癌症疫苗、新冠病毒中和抗体、免疫多靶点检测技术等国际专利和国内专利二十多项。
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