Chemical Engineering Journal | 新型纳米组装体为增强化疗-免疫协同治疗提出新策略
近些年,尽管癌症的治疗手段取得了显著的进步,化疗依然在许多癌症治疗中占据着核心地位。然而,化疗的长期应用往往伴随着多重耐药性 (MDR)的问题,这也对化疗有效性构成了重大挑战。此外,化疗与免疫联合疗法已成为治疗各种晚期癌症的标准方法,若能解决化疗耐药性的问题将有希望大幅度提升患者的生存质量。因此,开发一种有效的、创新的化疗-免疫-协同疗法,以克服化疗耐药,增强协同治疗效果,减少副作用,有效治疗晚期癌症,将极大地造福癌症患者。
5月2日,中国科学院深圳先进技术研究院李洋团队在Chemical Engineering Journal在线发表了一篇题为“Nano-assemblies overcome cancer multidrug resistance for effectively synergistic chemo-immuno-oncotherapy”的研究文章。这项工作创新性的设计开发了两种基于DSPE-PEG的脂质聚合物DSPE-PEG-DOX和DSPE-PEG-PDA,分别用于在肿瘤微环境中低酸响应释放化疗药物-多柔比星(DOX)和缺氧响应释放聚多巴胺(PDA)。同时,在两种聚合物自组装过程中,芯层负载的佐剂-辛伐他汀(SIM)通过缓释到肿瘤微环境进一步增强免疫细胞浸润与活化。在多种化疗耐药动物肿瘤模型中,纳米组装体均表现出显著的抑制肿瘤生长,增强相关免疫细胞活化的作用。
为了跟进最新的临床应用研究,研究人员进一步探究了这种新型纳米组装体与免疫检查点抑制剂(αPD-1)联合治疗时对晚期肿瘤模型的治疗效果,联合用药组展现出高于其他治疗组的肿瘤抑制效果。该研究为进一步解决化疗晚期患者的耐药性和增强化疗-免疫协同治疗,提出了全新的治疗策略。
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化疗耐药肿瘤细胞中的谷胱甘肽(GSH)含量显著高于普通肿瘤细胞,而GSH能显著拮抗化疗药物在肿瘤细胞内产生的ROS含量,从而减弱化疗药物药效。因此,下调耐药肿瘤细胞内GSH可作为治疗靶点。基于GSH与PDA可以发生亲核加成反应,从而消耗GSH,向肿瘤微环境递送PDA有望下调GSH含量。另一方面,作为一种老药新用的最新发现,SIM能够通过延长抗原在抗原递呈细胞中的驻留时间增强抗原递呈效果,从而激活抗肿瘤免疫。原位杀伤肿瘤产生的新抗原和负载的SIM佐剂能够进一步激活抗肿瘤免疫,促进免疫细胞浸润,进一步杀伤残余肿瘤。
研究人员利用DOX耐药的黑色素瘤肿瘤细胞(B16F10/ADR)和人乳腺癌肿瘤细胞(MCF-7/ADR)两种耐药细胞模型,均检测到DSPE-PEG-DOX和DSPE-PEG-PDA自组装纳米组装体能够显著增加ROS产生和细胞凋亡。随后研究人员探究了纳米组装体的具体机制,即消耗GSH之后进一步下调p-AKT的表达,增强caspase-3的表达,导致耐药肿瘤细胞凋亡。同时,以OVA为模式抗原,检测到SIM能够进一步促进OVA抗原肽/MHC复合物在树突细胞表面的表达。在多种耐药肿瘤的动物模型中,纳米组装体展现出优越的抗肿瘤免疫治疗效果。进一步与免疫检查点抑制剂联用时,展现出更为显著的抗肿瘤效果。
通过共同递送及顺序释放DOX、PDA和SIM来克服化疗药物耐药性以增强化疗-免疫协同抗肿瘤治疗
综上,该研究提出的治疗策略旨在解决临床实践中迫切关注的两大难题:化疗耐药性,以及检查点抑制剂在免疫治疗中的不理想效果。这一策略不仅有望为克服化疗耐药提供有效方法,更能促进化疗与免疫治疗的协同作用,从而显著提升治疗效果,为未来的医学实践提供有价值的见解。
该研究涉及纳米生物学、免疫学、材料科学等多学科交叉合作,是研究团队继2021发表的纳米精准靶向细胞内蛋白用于抗肿瘤的研究(Nature Nanotechnology,2021,16,1150–1160),纳米药物免疫联合疗法促使“冷”肿瘤转变为“热”肿瘤的研究(ACS Appl. Mater. Interfaces 2021,13,36824−36838)和2023年发表的新型缺氧响应型纳米凝胶通过改善炎症肿瘤微环境增强抗肿瘤免疫反应(Adv. Healthcare Mater. 2023,2302865)之后,为进一步解决化疗晚期患者的耐药性和增强化疗-免疫协同治疗,提出的全新的治疗策略。
本研究工作,李洋研究员为唯一通讯作者,博士研究生刘英楠和张国芳副研究员为论文第一作者,中国科学院深圳先进技术研究院为通讯单位。研究工作得到了国家自然科学基金、广东省杰青、深圳市自然科学基金重点项目、国际科学组织联盟重点合作研究计划、中国科学院国际合作伙伴计划等项目的大力支持。