納米載體在腫瘤免疫治療中的研究進展

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納米載體在腫瘤免疫治療中的研究進展

Recent advances of nanocarriers in tumor immunotherapy

作者

李 曼, 楊玉婷, 何 勤, 張志榮

四川大學華西藥學院

摘要

近 20 年來, 腫瘤免疫治療已獲得顯著進展, 眾多研究以及臨床試驗均展現出良好的腫瘤抑制效果。

免疫治療主要從兩方面體現對腫瘤的抑制作用: 一是在腫瘤發生期間誘發機體產生有效的抗腫瘤免疫應答, 二 是通過免疫記憶實現對腫瘤的長期監控, 降低腫瘤複發的可能性。

通過納米載體遞送具有治療作用的免疫調節劑是目前研究較多的一種免疫治療策略。

研究發現納米載體具有特殊的理化性質, 易於被免疫細胞吞噬, 調節免 疫系統反應強度, 最終有效誘發機體對腫瘤的免疫級聯反應, 實現對腫瘤生長的抑制。

本文將對近年來新型納米 載體介導的抗腫瘤免疫治療研究進展進行總結。

正文

至今, 腫瘤依然是嚴重影響人類健康的重大疾 病之一, 目前多數腫瘤治療的手段依然局限於化學 療法、放射療法和手術, 而治療效果也因腫瘤種類不 同而存在差異。

傳統的化療手段缺乏特異性, 對正常 細胞和腫瘤細胞均可造成殺傷作用, 毒副作用不言 而喻。

放射性療法與手術對於轉移瘤的治療效果微乎其微, 限制了其應用。

近20 年來, 隨著對腫瘤生物學及腫瘤免疫學的深入研究, 研究者逐漸開始將研究重點集中於能將毒性降至最小的腫瘤特異性免疫治療, 並取得了極大的進展。

免疫治療, 顧名思義是指通過調節患者的免疫系統而達到緩解或治癒疾病的目的, 依照治療的原理不同, 可分為激活免疫系統和抑制免疫系統兩種策略, 前者旨在誘導免疫系統殺傷異質細胞的能力,後者旨在降低免疫系統的抑制信號進而增強免疫系統的清除能力。

當腫瘤發生時, 由於腫瘤細胞免疫原性不強, 且一些腫瘤細胞表面受體以及腫瘤微環境中的細胞因子能夠協助腫瘤逃過免疫系統的監視,抑制了自身的抗腫瘤免疫效果, 因而此時免疫治療的重點應集中於增加免疫系統對腫瘤抗原識別的敏感性, 同時阻斷免疫逃逸信號的傳遞, 由此增強免疫系統清除腫瘤的能力。

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腫瘤治療新方向——腫瘤免疫治療

傳統治療方法的種種弊端使研究者們意識到開 發高效低毒的治療策略已經迫在眉睫。

腫瘤免疫治療或腫瘤疫苗均是頗具前景的選擇, 其能通過調節 患者自身的免疫能力達到識別腫瘤細胞, 殺傷腫瘤 細胞的目的。

在腫瘤免疫治療研究初期, 獲得成功的主要是 免疫細胞過繼治療手段, 包括自然殺傷性細胞(natural killer cells, NK cells)、CD8+T淋巴細胞、細 胞淋巴因子激活殺傷細胞 (lymphokine-activated killer cells, LAK cells)、腫瘤浸潤淋巴細胞 (activating tumor-infiltrating lymphocytes) 及以樹突狀細胞(dendritic cells, DC) 為基礎的腫瘤疫苗。

隨著對腫瘤相關抗原和腫瘤特異性抗原研究的 不斷深入, 研究人員嘗試了多種抗腫瘤免疫策略: 如 將腫瘤細胞的全裂解產物作為原始抗原激活免疫反 應; 或將抗原與免疫佐劑一同給葯, 增加抗原提呈 細胞 (antigen presenting cells, APCs) 對抗原的攝取 提呈, 進而增加細胞毒性 T 細胞 (cytotoxic T lymphocyte, CTL) 殺傷腫瘤細胞的強度, 以及增強激活 T 細胞的共刺激信號和促炎性細胞因子等介導的治 療等。

以上策略均是以增強免疫系統針對腫瘤細胞的 反應強度和殺傷能力為目的。

腫瘤免疫治療的另一個方向則是降低免疫系統中對 CTL 殺傷腫瘤細胞具 有抑制作用的因素, 如髓源性的抑制細胞 (CD4+CD25+調節性 T 細胞和 FOXP3+調節性 T 細胞)、免疫檢查點等, 降低這些抑制信號能夠在一定程度上增強腫瘤免疫治療的效果。

實現腫瘤免疫治療最重要的媒介是腫瘤疫苗, 腫瘤疫苗既具有預防腫瘤發生的作用, 也具有治療 腫瘤的作用。

用作預防目的時, 腫瘤疫苗旨在通過提前對機體進行腫瘤相關抗原的接種, 使之產生腫瘤特異性的抗體或記憶性 T 細胞, 起到預防腫瘤的目的; 用作治療目的腫瘤疫苗則是在腫瘤發生後, 激活 體內的巨噬細胞和 DC 細胞, 產生能特異性殺傷腫瘤 的 CD8+T 細胞, 最終限制腫瘤的生長。

DC 細胞是實現腫瘤免疫治療的重要角色, 基於 DC細胞的腫瘤免疫治療方式很多:

① 通過體外將腫 瘤抗原與 DC 細胞進行孵育促進其攝取, 繼而注射至 體內實現腫瘤免疫的效果;

② 通過將滅活的腫瘤細 胞注射入體內, 待 DC 細胞識別攝取後進行下一步呈 遞;

③ 通過低強度的放療化療促進腫瘤相關抗原的 釋放, 經由 DC 細胞識別攝取後促進腫瘤免疫反應的 產生。

以上所有方式均需要 DC 細胞對腫瘤抗原的識 別攝取, 並通過與MHC-I分子或MHC-II分子結合表 達於DC細胞表面, 分別提呈給CD8+或CD4+T細胞, 最終產生腫瘤特異性免疫反應(圖 1)。

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納米載體在腫瘤免疫治療中的應用

為了進一步優化腫瘤免疫治療的治療效果, 將 納米載體應用到腫瘤免疫治療領域已經成為新興的 研究熱點, 研究者嘗試利用納米載體本身特殊的理 化性質, 高效地遞送抗原, 調節免疫反應強度, 實現 對腫瘤生長的抑制。

利用納米載體攜載免疫調節物質的研究正在如 火如荼地進行著, 不少研究已取得一定成效, 攜載物 可以是免疫佐劑 (如多肽、蛋白、核酸、寡核苷酸)、 腫瘤相關抗原和抗體 (靶頭) 等(圖 2)。

其中, 免疫佐劑與腫瘤相關抗原是最常聯用的兩種成分, 當二 者共載於納米載體時, 能夠藉助納米載體本身獨特 的理化性質, 傳遞至淋巴器官 (淋巴結或脾臟) 或抗 原提呈細胞從而達到更佳的免疫治療效果。

可見納米 製劑在腫瘤免疫治療中可作為多功能的載體系統, 既可以通過修飾靶頭促進 DC 細胞識別, 又可實現腫 瘤抗原和免疫佐劑的共傳遞。

除此之外, 納米載體 還可以解決一些遊離藥物系統注射後的問題, 如溶 解性差、生物利用度低和治療指數低等。

目前, 已有多種納米載體系統在腫瘤免疫治療 領域得到開發, 包括基於聚合物的納米粒和膠束, 基 於脂質成分的脂質體、納米乳及無機成分的氧化鐵納 米顆粒等。

1. 脂質體

脂質體是一種由脂質雙分子層形成的類脂納米囊 泡, 中央為親水性的核心, 粒徑通常在 90～150 nm。

脂質體的水相和脂質雙分子層可以包載多種藥物, 如親水性的藥物可以包封於親水性的核心, 疏水性 的藥物可以包載於脂質膜層中, 兩性藥物可定位於水 相和膜內部的磷脂上, 蛋白質類抗體還可修飾於脂質 體表面賦予其靶向性。

由此可見, 脂質體是一種性質 優良的納米載體系統。

脂質體的優勢還在於對包 載其中的藥物具有緩慢持續釋放的效果, 並能通過 改變藥物分布和葯代動力學降低藥物的毒性等。

長循環脂質體則是在普通脂質體的基礎上進一步優化 的結果, 其通常是指在脂質體表面進行磷脂醯肌醇、 聚乙二醇和神經節苷脂等修飾, 使脂質體不易被血液中的調理素識別, 降低網狀內皮系統的吞噬, 延長 體內循環時間, 使藥物作用時間延長(圖 3)。

目前已有眾多研究將脂質體作為疫苗或抗腫瘤 藥物的納米載體。

Van Broekhoven 等報道了對 攜載抗原的脂質體表面進行 anti-DEC-205 抗體修飾, 從而增強脂質體對 DC 細胞的靶向性。

結果顯示, 經 修飾的脂質體在小鼠模型中展現出的抗腫瘤效果顯 著高於對照組, 治療組小鼠的生存期也得到明顯延 長, 表明靶頭修飾增強了脂質體對 DC 細胞的靶向性 和攝取效率, 進而促進抗原特異性殺傷性 T 細胞的 產生。

Zhang 等採用 pH 敏感穿膜肽修飾脂質體, 攜載免疫佐劑 α-半乳糖神經醯胺後, 顯著提高了 DC 細胞的攝取, 並有效激活 NK T細胞。

U』ren 等研究指出攜載質粒 DNA 的陽離子脂質體能夠增強抗腫 瘤免疫反應, 相較於對照組, 治療組能誘導大量白細 胞介素-12 (IL-12) 和干擾素-γ (IFN-γ) 的分泌, 並快 速激活 CD8+T 細胞, 提高腫瘤免疫效率。

Yoshikawa 等研究了以脂質體攜載腫瘤裂解物的體內外免疫作用, 選用脂質作為載體, 通過膜融合的方式傳遞黑 色素瘤細胞裂解產物, 無論是在體外刺激 DC 細胞還 是體內免疫, 其產生的免疫效果均明顯高於遊離的 黑色素瘤細胞裂解成分。

此外, Chan 等還將脂質體 用於淋巴結的多色磁共振成像研究。

2.聚合物納米粒

聚合物納米粒是一類以天然或合成的高分子材 料為載體製成的固態膠體微粒, 粒徑一般在 10～100 nm, 可用作小分子藥物及生物大分子藥物的載體。

依給藥方式不同、聚合物的化學結構、粒徑大小、形 狀、表面電荷和降解性質等均可進行適當的調整, 並 且可以在納米粒的表面進行適當修飾從而得到理想 的多功能納米粒 (圖 4)。

這類納米粒能夠高效穩定地包載親水性或疏水性藥物, 並保護藥物在體內外不被降解, 不僅如此, 納米粒還憑藉理想的粒徑範圍, 能輕鬆通過多種細胞內外屏障, 從而協助包載 藥物穿過脈管內皮, 進入到目標炎症部位或腫瘤部位。

聚乳酸?羥基乙酸共聚物 [poly(lactic-co-glycolic acid), PLGA] 納米粒及聚己內脂 (polycaprolactone, PCL) 納米粒因其出眾的生物降解能力和生物相容 性, 成為目前應用最為廣泛的納米載體。

除了作為 載體以外, 研究發現 PLGA 納米粒和 PCL 納米粒本 身還具有一定免疫佐劑的作用, 因此又被稱為顆粒 佐劑。

採用 PLGA 納米粒或 PCL 納米粒作為載體制 備腫瘤疫苗, 一方面保護了攜載蛋白的免疫原性和 抗原性; 另一方面其本身還能作為免疫佐劑刺激免疫 反應的發生, 使得疫苗產生更顯著的免疫效果。

Zhang 等曾研究使用 PLGA 納米粒將小鼠黑 色素瘤抗原與 Toll 樣受體-4 激動劑 MPLA (monophosphoryl lipid A) 進行共載, 結果顯示共載組能夠 顯著延緩小鼠皮下黑色素瘤的生長, 說明黑色素瘤 抗原與免疫佐劑經納米粒共載後, 能夠產生強烈的 抗黑色素瘤免疫反應從而抑制皮下黑色素瘤生長。

Roy 等選擇將免疫調節劑脂多糖與化療藥物紫杉 醇共載於 PLGA 納米粒中, 結果顯示共載給葯組小鼠的平均腫瘤體積只是單獨給葯組的 40%, 腫瘤部位浸潤的抗原提呈細胞和 T 細胞的數量也明顯高於單獨給葯組, 表明將脂多糖與紫杉醇共載能夠促進 腫瘤免疫反應, 並與化療藥物協同抑制腫瘤生長。

Schlosser等則將卵清蛋白 (ovalbumin, OVA) 與免 疫佐劑 CpG ODN 共載於 PLGA 納米粒中。

結果顯示, 小鼠在接種表達 OVA 的黑色素瘤後, 經過單次免疫體內產生的抗原特異性 IFN-γ+CD8+T 細胞是對照組的 8 倍, 說明將免疫佐劑 CpG ODN 與腫瘤抗原共載 於 PLGA 納米粒是提高腫瘤疫苗治療效果的可行之策。

除了常見的 PLGA 納米粒, 基於無機材料的納米 粒同樣可以用於腫瘤免疫治療中, Cruz 等使用超順磁氧化鐵納米粒攜載熒游標記的抗原, 該納米粒不僅可用於分析和定量納米粒被 DC 細胞的攝取情況, 還能觀察抗原被攝取之後在亞細胞結構中的分布情況。

3. 聚合物膠束

聚合物膠束是由兩親性嵌段共聚物在合適的溫 度和濃度條件下, 在溶劑體系中自發形成的直徑小 於 100 nm 的熱力學穩定的膠體系統。

聚合物膠束 具有疏水性的核心, 常用於包載水溶性較差或疏水 性藥物, 並且能夠提高包載藥物的生物利用度, 避免 藥物在體內被快速降解。

在腫瘤免疫治療中, 聚合物膠束同樣具有重要作用。

由於其粒徑較小, 易於隨淋巴管滲透至淋巴結 內, 當用作抗腫瘤疫苗的載體時, 無論是對傳遞腫瘤 抗原還是免疫佐劑均非常有利。

Kelle 等製備出由 N-(2-羥丙基) 甲基丙烯醯胺/丙基丙烯醯胺/甲基丙烯 酸二甲氨基乙酯/甲基丙烯酸丁酯構成的膠束, 顯著 提高了 DC 細胞對所包載抗原的攝取效率, 並誘導了 CD8+T 細胞應答, 是一種極具潛力的腫瘤疫苗載體。

Wilson 等製備出由甲基丙烯酸二甲氨基乙酯/吡啶 硫甲基丙烯酸乙酯構成的膠束, 共同包載免疫佐劑 CpG ODN 和腫瘤抗原, 相較於遊離藥物組, 共載葯 物組促進抗原的交叉呈遞, 顯著提高細胞免疫和體 液免疫反應。

4.樹枝狀聚合物

樹枝狀聚合物是由中心核、支化單體和可官能化 的外周基團形成的超支化球形納米載體, 其可以通 過支化單體的聚合或發散聚合製備, 產生具有親水 性的表面和疏水性的核心。

樹枝狀聚合物的主要 理化特徵是低黏度、超支化分子拓撲、大分子尺寸和 多個可以化學官能化的端基。

如今研究最廣泛的 樹枝狀聚合物家族是聚醯胺?胺 (polyamidoamine, PAMAM), 此外還有聚丙烯亞胺以及肽樹枝狀聚合 物如聚 L-谷氨酸樹枝狀聚合物。

Yoshikawa 等報道線性聚谷氨酸是一種能夠 遞送抗原至 DC 細胞的聚氨基酸聚合物, 同時具有促 進 DC 細胞成熟和促進 CTL 增殖的佐劑性質。

目前 已有幾種樹枝狀聚合物進入了臨床試驗, 用作抗乳 腺癌、前列腺癌和小細胞肺癌的疫苗載體, 取 得了良好的結果。

5.單克隆抗體

單克隆抗體 (10～15 nm) 不是典型的腫瘤免疫治療的納米載體, 但因其與病毒樣顆粒具有相同的 大小範圍, 也可被認為屬於納米藥物類別。

單克隆抗 體可以結合在腫瘤細胞表面表達的抗原上, 通過抗 體依賴的胞吞作用和補體介導的胞毒作用對腫瘤細 胞造成殺傷。

曲妥單抗 (anti-HER2) 和西妥昔單 抗 (anti-EGFR) 是分別被批准用於治療乳腺癌和結 腸癌的兩種單克隆抗體。

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影響納米載體被免疫系統攝取的因素

將腫瘤相關抗原高效地遞送給 DC 細胞, 是納米 載體系統促進腫瘤免疫治療的一個重要先決條件。

微粒疫苗包括全細胞疫苗、滅活病毒體和病毒樣顆粒, 或是製備的納米遞送系統如脂質體和納米粒等, 其粒徑、表面電荷及受體配體結合作用等均能影響抗原的遞送, 因而理想的理化條件能顯著增加 DC 細胞對 抗原的攝取。

1.粒徑

納米載體的粒徑影響著細胞對納米粒的攝取機 制和內吞途徑, 決定了納米粒在細胞中的命運和整 個生物學效應。

有報道指出, 小粒徑 (小於 100 nm) 的納米載體可以輕易地進入引流淋巴結, 進而被淋 巴結中的 DC 細胞攝取, 這種特性非常有利於腫瘤免 疫治療的開展。

粒徑稍大的納米載體 (大於 200 nm) 則可通過被循環單核細胞攝取, 並隨細胞遷移至淋 巴結。

Foged 等研究表明, 納米載體的粒徑小 於 500 nm 才能使 DC 細胞高效攝取, 當納米載體的 粒徑大於 500 nm 時, 則更傾向於被一些特殊的細胞 通過巨胞飲或吞噬作用攝取, 如巨噬細胞和皮膚中 的郎格罕細胞。

Fifis 等研究指出, 用於預防和治 療腫瘤的納米載體的最佳粒徑範圍應是 40～50 nm。

Xiang 等則指出, 當納米載體的粒徑與病毒大小 (100 nm 左右) 接近時, 通常激活細胞免疫, 刺激 CTL 和 Th1 的產生, 誘發病毒樣免疫反應; 納米載體的粒 徑與細菌大小 (0.5～1 μm) 接近時, 通常激活體液 免疫, 刺激 Th2 分化和抗體的產生, 產生細菌樣免疫 反應。

病毒樣顆粒的 II 期臨床試驗已顯示他們具有 誘導產生體液免疫和細胞免疫應答的潛力。

載有免疫 佐劑CpG ODN和黑色素瘤抗原的病毒樣顆粒能誘導 巨噬細胞和 CTL 的活化, 並促進炎性細胞因子如腫 瘤壞死因子 (TNF-α)、IFN-γ 及 IL-2 的分泌。

2.形態

除了粒徑的影響外, 還有報道指出納米載體的 形狀同樣會對細胞攝取水平和生物分布產生影響。

雖 然已有研究者提出非球形的納米載體因能避免非特 異性的細胞吞噬, 延長血液中的循環時間, 但與球形納米載體相比, 非球形的納米載體被 DC 細胞攝取的水平相對較低。

而根據 Gratton 等報道, 桿狀的納 米載體展現出最高的細胞攝取水平, 其次是球形, 之 後依次是圓柱體和立方體的納米載體。

3.表面電荷

納米載體的表面電荷同樣在顆粒內化過程中發 揮重要作用, 甚至會影響其誘導產生的免疫應答的 性質。

由於細胞膜帶有負電荷, 帶正電荷納米載體系統對其表現出較高的親和力, 因此陽離子納米載 體能更快速地被巨噬細胞或 DC 細胞攝取, 進入細胞 後, 帶負電或中性納米載體傾向於定位在溶酶體, 而 帶正電的納米粒顯示出溶酶體逃逸的能力, 主要定 位於細胞核周區域。

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納米載體靶向免疫細胞的機制

1.被動靶向

眾所周知, 一定粒徑範圍的納米載體 (200～ 500 nm) 能通過實體瘤的高滲透性與滯留效應 (enhanced permeability and retention effect, EPR效應) 實 現在腫瘤部位蓄積, 這是由於腫瘤部位毛細血管內 皮完整性缺失, 使得循環系統中納米載體能順著濃 度梯度滲透至腫瘤間隙, 同時腫瘤部位淋巴管迴流 的缺失使得滲透進入的納米載體能長時間地蓄積於 腫瘤部位, 從而形成被動靶向至腫瘤部位的現象。

納米載體對免疫細胞的被動靶向同樣存在, 其 被動靶向的效率主要決定於上述提到的納米載體的 理化性質: 小粒徑的納米載體能輕易隨著淋巴管進 入淋巴結, 增加淋巴結中 DC 細胞對納米載體的攝取, 而大粒徑的納米載體則更易被注射部位或循環系統 中的吞噬細胞攝取; 帶正電的納米載體更易被 DC 細 胞攝取, 但其組織中的滲透能力較為受限, 相反帶負 電或中性的納米載體在組織中滲透能力較好, 但對 DC 細胞的親和力又相對較低; 桿狀或球狀的納米載 體被 DC 細胞攝取的能力更強, 圓柱狀和立方體狀的 納米載體被 DC 細胞攝取的能力則相對較弱。

2.主動靶向

主動靶向納米粒通常是通過在其表面或外周修 飾生物活性配體, 該配體能被組織或細胞上過表達 的受體識別並結合, 進而促進納米載體通過受體介 導的胞吞作用進入細胞。

表面修飾是實現納米 載體主動靶向的重要手段, 在免疫治療中同樣需要 這樣的修飾來實現納米載體與免疫細胞的特異性接 觸 (圖 5)。

2.1 抗體修飾載體實現主動靶向

DC細胞表面高表達 DEC-205, 該細胞具有良好地呈遞外源性抗原 與 MHC-I 類複合物結合的能力, 進而促進高度特異 性的細胞毒性免疫應答。

Van Broekhoven 等曾通過 在脂質體表面修飾單鏈抗體 anti-DEC-205 來獲得脂 質體對 DC 細胞的特異性靶向, 並使其包載的腫瘤抗原得以高效地提呈, 實現腫瘤特異性的免疫治療效果。

2.2 特異性配體修飾載體實現主動靶向

DC細胞 表面的甘露糖受體同樣也可以通過配體受體結合而 促進納米載體的內化, 增強抗原的進一步加工和呈 遞, 引起更強烈的抗原特異性免疫應答。

還有研 究表明, 直接刺激抗原提呈細胞表面的 CD40 即可激 活抗原提呈細胞, 增強腫瘤相關抗原的提呈, 刺激產 生殺傷性T細胞, 而不需要依賴於輔助性T細胞表面 的 CD40 受體與之結合產生的共刺激信號, 這也為腫 瘤免疫中納米載體提供表面修飾的新思路。

2.3 PAMPs 修飾載體實現主動靶向

目前免疫細胞靶向研究較多的還有免疫細胞表面的模式識別受體 (pattern recognition receptors, PRRs), PRRs 可識別環境中的病原體相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs), 並參與免疫反應, 從啟 動、增殖到執行結束的所有階段。

PAMPs 可以是 不同類型的分子, 統稱為「危險信號」, 包括脂質、脂 蛋白、蛋白質、碳水化合物和核酸。

PRRs 和 PAMPs 的識別後可通過激活多因子信號傳導途徑而觸發免 疫應答, 分泌多種細胞因子和趨化因子, 進而誘導炎 症反應的產生。

經典的 PRRs 主要有以下幾類: 如 Toll 樣受體 (Toll-like receptor, TLR)、視黃酸誘導型 基因樣受體 [retinoic-acid inducible gene (RIG)-like receptors, RLRs]、核苷酸寡聚化結構域樣受體 [oligomerization domain (NOD)-like receptors, NLRs]、 DNA 受體 (胞漿中的 DNA 感測器)、清道夫受體和 C 型凝集素受體 (C-type lectin receptors, CLRs)。

在哺乳動物中, 研究最廣泛的 PRRs 是 TLR 類, 其主要由抗原提呈細胞表達, 尤其是 DC 細胞, 此外也在 適應性免疫系統相關的細胞上有發現, 如 αβT 細胞、 調節性 T 細胞及 NKT 細胞等。

TLR 的刺激對於固 有免疫系統及適應性免疫系統均有顯著的活化作用, 這個刺激可以是來自於 T 細胞或 B 細胞表面 TLR 的 直接作用, 也可以是來自於DC細胞表面TLR的間接 作用。

CLR 屬於由抗原提呈細胞表達的另一種 PRR, 該受體家族的特徵在於存在結合碳水化合物的結構 域, CLR作為一種特異性受體主要參加抗原的內化過 程, 能促進抗原的攝取及內部加工提呈過程, 影響抗 原在胞內的命運, 以及選擇與 MHC-I 類複合物或 MHC-II 類複合物結合。

由此可見, 藉助 PRR, 一方面能夠更加精準地實 現免疫細胞靶向; 另一方面可以優化納米載體被免 疫細胞攝取的過程, 這種重要作用也為腫瘤免疫相 關的靶向納米載體的設計提供了豐富的思路。

此外, 對攜載有腫瘤抗原的納米載體進行 PAMPs 的修飾, 能夠在同一系統中實現抗原成分和「危險信號」的 共傳遞, 顯著提高納米載體的免疫原性, 為後續激活 腫瘤相關免疫反應創造了重要的先決條件。

3.局部給葯

除了直接注射的納米載體外, 目前還有通過將 製劑植入皮下實現納米級藥物遞送, 其中一些技術 已經進入臨床試驗階段, Ali 等報道了一種三維多 孔聚合物支架的研發, 該支架以粒細胞巨噬細胞集落刺激因子 (granulocyte-macrophage colony stimulating factor, GM-CSF) 作為 DC 細胞誘導劑, CpG-聚 乙烯亞胺納米粒作為 TLR-9 激動劑, 黑色素瘤裂解產物為腫瘤抗原來源。

該三維支架能夠促進 DC 細胞 成熟, 促進攝取了抗原的 DC 細胞遷移至引流淋巴結, 進一步激活初始 T 淋巴細胞。

這種疫苗策略可提供 高達 90% 預防性和治療性抗腫瘤保護, 並且已經被美國食品和藥物管理局批准作為植入疫苗策略進行 臨床研究。

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腫瘤免疫治療中納米載體系統的優勢

相較於傳統的腫瘤治療手段, 腫瘤免疫治療的 優勢在於以下幾個方面:

① 可以精準地識別腫瘤細 胞進行特異性殺傷, 而對正常細胞的影響較小;

② 腫瘤特異性的免疫反應同樣可以對轉移瘤產生抑制 效果;

③ 腫瘤免疫具有記憶性, 可以在長時間內對 機體進行保護, 防止腫瘤複發。

然而腫瘤的各種免疫 逃逸途徑使得早期腫瘤疫苗的治療效果不盡人意, 例如腫瘤細胞可通過下調自身 MHC 分子的表達量, 從而躲避 CTL 的清除作用。

而納米載體利用其本身的獨特的理化性質, 能有效地將免疫佐劑 (多肽、 蛋白、核酸、寡核苷酸鏈等) 或腫瘤抗原傳遞至免疫 器官 (淋巴結或脾臟) 或抗原提呈細胞從而達到更 佳的免疫治療效果。

由於病原體表面 PAMPs 的存在, 其可被機體強大的免疫系統快速識別, 納米載體由於粒徑大小與 病原體類似, 因此常常採用模擬病原體的方式進行設計, 如在納米載體表面修飾上 PAMPs 以提高抗 原遞送效率。

當目標抗原OVA以遊離形式皮下注射給小鼠時, 經過交叉呈遞給 CD8+T細胞的量非常低, 而將抗原 經由 PLGA 納米粒包載後, 能顯著提高 OVA 的抗原 提呈, 激活 CD8+T細胞, 其分泌的 IL-2 是遊離抗原 組的 1 000 倍。

另有研究證明, 當遊離腫瘤抗原被 抗原提呈細胞吞噬後, 經由 MHC-I 類途徑提呈的量 非常少, 而當抗原提呈細胞攝取了納米載體包載的 腫瘤抗原後, 可通過交叉呈遞促進抗原經由 MHC-I 類途徑進行提呈, 甚至在免疫完成後 96 h 仍可檢測 到抗原提呈過程, 進而誘導產生長時間有效的腫瘤 特異性 CTL 反應。

不僅如此, 納米載體還能保護免疫治療成分 (抗原/免疫佐劑) 不會在生物環境中過早降解, 提高 抗原在體內的穩定性, 並且具有較高的載藥量, 能夠 持續緩慢地釋放抗原, 有助於提高免疫應答的強度, 較長的抗原暴露持續時間同時也能誘導產生有效的 免疫記憶應答。

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總結與展望

隨著免疫學家和材料科學家積極合作, 一系列 新的腫瘤治療手段正不斷被開發出來。

納米載體則為 免疫治療提供了極具吸引力的遞送模式, 可以通過 在實體瘤或淋巴結中的特異性蓄積來降低免疫治療 分子的全身細胞毒性, 並且通過免疫治療劑的持續 緩慢釋放, 誘導效應細胞長期生成併產生有效的記 憶性免疫應答。

納米載體可以攜帶不同種類的免疫調 節劑, 例如抗原/抗體/細胞因子/配體 (可以單獨攜載 也可共載), 能夠在遞送過程中保護免疫調節劑不被 快速降解並保持其構象。

納米載體還能促進實現組合 療法而達到協同的抗腫瘤作用, 例如化療免疫療法, 通過納米載體將化療藥物與免疫調節劑共載給葯, 化療藥物對腫瘤細胞起到直接殺傷作用, 免疫調節 劑則可以調節免疫系統對腫瘤細胞實施殺傷, 二者 協同使得抗腫瘤效果得到提升。

而有些具有固有免疫 調節活性的聚合物 (PLGA) 則可同時作為免疫刺激 顆粒及抗原/藥物載體。

納米載體介導的腫瘤免疫治療在最近幾十年已 經顯示出良好結果, 一些基於納米載體的腫瘤免疫 療法已成功完成臨床研究 (Gardasil 宮頸癌疫苗), 多 個項目正處在臨床試驗階段。

現有的基於納米載體的 腫瘤免疫治療的目的主要在於調整包載物 (抗原/佐 劑等) 的釋放速率, 實現對腫瘤組織的特異性治療, 減少遊離藥物的不良反應, 並最終調節免疫系統, 預 防或治療腫瘤的生長。

在開發用於常規藥物遞送的納 米載體時, 需要考慮如何避免免疫系統的清除, 而腫 瘤免疫治療中則需要設計與免疫系統的各個通路能 夠產生相互作用的納米載體系統。

因此, 在開發具體 的納米載體時, 需根據其用途不同而進行相應的調 整以實現特定的治療結果。

可以預見, 在未來用於腫瘤免疫治療的納米載 體系統能夠將以下特性有機地結合起來:

① 免疫細 胞的靶向, 促進不同藥物的可控遞送從而調節免疫 細胞對腫瘤細胞的作用;

② 通過包含不同的探針進 行追蹤, 以提高細胞標記方法和成像方法的安全性、 特異性和靈敏度。

基於納米載體免疫治療手段將可以 針對特定患者進行合理計劃調整, 產生更好的臨床 效果, 增強對腫瘤發展的控制, 從而促進其從實驗室 走向市場。

說明

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來源：藥學學報 Acta Pharmaceutica Sinica 2017, 52 (12): 1839?1848

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