中科院上海藥物研究所Adv. Mater.: 利用光誘導納米顆粒自增強藥物遞送來增強癌癥的免疫治療

【背景介紹】

眾所周知，針對PD-L1或PD-1的免疫檢查點阻斷（ICB）癌癥免疫療法已經在臨床上取得顯著成功并受到廣泛關注。然而，由于對ICB治療的內在抗性，癌癥免疫療法存在響應率低和治療功效有限的缺點。其中，免疫抑制腫瘤微環境（ITM）是導致ICB治療耐受的主要原因。盡管阿霉素（DOX）等化療藥物、PDT和PTT等治療手段也可以誘導腫瘤細胞的免疫原性細胞死亡（ICD），引發免疫應答。但是ITM和適應性免疫抗性嚴重抑制ICD激發的級聯抗腫瘤免疫效應。

【成果簡介】

最近，中國科學院上海藥物研究所于海軍研究員和李亞平研究員聯合報道了一種用于免疫治療的光誘導納米顆粒（LINC）。其中，LINC由光敏劑脫鎂葉綠素A（PPa）、吲哚胺-2，3-雙加氧酶-1（IDO-1）抑制劑（NLG919）二聚體和奧沙利鉑（OXA）前藥組成。通過靜脈內注射的LINC積聚在腫瘤部位以產生近紅外（NIR）熒光信號。在熒光成像指導下，進行第一次近紅外激光照射誘導產生活性氧（ROS）導致聚乙二醇（PEG）裂解，促進納米粒子在腫瘤處的滯留和深度穿透。第二次NIR激光照射時，LINC有效地引發免疫應答并促進細胞毒性T淋巴細胞（CTL）的腫瘤內浸潤。此外，LINC遞送的NLG919可有效抑制IDO-1活性，逆轉免疫抑制性腫瘤微環境。LINC介導的化學免疫療法抑制腫瘤生長、肺轉移和腫瘤復發。該研究方法為改善藥物遞送和免疫療法的光誘導自放大效應提供了新策略。研究成果以題為“Self-Amplified Drug Delivery with Light-Inducible Nanocargoes to Enhance Cancer Immunotherapy”發布在國際著名期刊Adv. Mater.上。

【圖文解讀】

圖一、NIR誘導LINC的自放大藥物遞送和組合免疫療法示意圖
（a）光誘導前藥納米顆粒LINC的制備；

（b）LINC誘導腫瘤免疫原性、克服免疫抑制性腫瘤微環境改善藥物遞送和化學免疫療法的原理示意圖。

圖二、體外化學物理性質、ICD效應和LINC的IDO-1抑制活性
（a）激光和GSH激活LINC示意圖；

（b-c）有無671 nm激光照射LINC的流體動力學直徑和代表性TEM圖像；

（d）在10×10^-3 M的GSH溶液中LINC的流體動力學直徑和代表性TEM圖像;

（e-f）NLG919和LINC在不同條件下的Pt釋放曲線；

（g）CLSM檢測體外4T1細胞中LINC或LINCL的細胞內分布；

（h-i）細胞內攝取的流式細胞術和體外4T1細胞中LINC或LINCL的光活性；

（j-k）LINC誘導的CRT暴露和HMGB1釋放4T1細胞；

（l）由LINC處理的4T1細胞刺激的DC成熟的流式細胞數據；

（m）Kyn抑制圖;

（n）LINC的IDO-1抑制活性評價；

（o-p）LINC的IC₅₀和細胞存活率；

（q）通過LINC介導的組合療法處理的4T1細胞的細胞存活率。

圖三、LINC在體內的藥代動力學特征和生物分布
（a）靜脈注射后LINC的藥代動力學特征；

（b）注射2 h后，靜脈內施用LINC和激光照射后體內熒光成像和光聲成像的示意圖；

（c-d）注射LINC后，4T1腫瘤小鼠熒光成像和體內的熒光強度變化；

（e）LINC的器官熒光分布；

（f-g）注射LINC后，4T1腫瘤小鼠的光聲成像和體內信號強度變化；

（h）CLSM檢查LINC的腫瘤內分布；

（i）CLSM檢測注射24 h后和第二次激光照射瘤內產生的ROS。

圖四、LINC介導的聯合免疫治療4T1荷瘤BALB/c小鼠模型
（a）LINC介導的聯合免疫療法的治療方案；

（b）指定治療后，4T1荷瘤小鼠的腫瘤生長曲線；

（c）抗腫瘤結束時，4T1腫瘤小鼠的肺轉移結節的數目；

（d）抗腫瘤結束時，肺部的H＆E染色；

（e-f）LINC誘導的CRT表達和體內HMGB1釋放；

（g）體內引流LN中LINC加速的DC成熟；

（h）細胞毒性CD8+ T細胞的瘤內浸潤；

（i）LINC誘導的體內腫瘤細胞中的IDO-1表達；

（j）抗腫瘤結束時，檢查瘤內Kyn與Trp的重量比；

（k）Tregs的瘤內浸潤；

（l）抗腫瘤結束時，腫瘤塊中CD8⁺ T細胞與Tregs的比率。

圖五、聯合治療誘導的長期免疫記憶效應
（a）通過皮下注射1×10⁶ 4T1腫瘤細胞或靜脈內注射5×10⁵ 4T1-Luc腫瘤細胞進行LINC介導的聯合治療和腫瘤再攻擊的時間表；

（b）指定的處理后， 4T1腫瘤小鼠中再次攻擊的腫瘤生長曲線；

（c-d）在BALB/c小鼠中注入5×10⁵ 4T1-Luc細胞后，肺轉移的BLI和小鼠的存活率；

（e）腫瘤再激發前一天脾臟中TEM和流式細胞術分析；

（f）在指定的治療后，4T1腫瘤小鼠收集的脾臟中效應記憶T細胞（TEM）和記憶T細胞（TCM）百分比；

（h-i）抑瘤試驗后荷4T1腫瘤小鼠血清中IFN-γ和TNF-α細胞因子分泌情況。

【小結】

綜上所述，作者報道了可用于成像引導和自放大藥物遞送和組合免疫療法的NIR光誘導前藥納米顆粒LINC。在腫瘤特異性熒光成像引導下，第一次NIR激光照射顯著增加腫瘤保留和腫瘤塊中的深度穿透。第二次NIR激光照射時，LINC引發高效的抗腫瘤免疫原性并促進CTL的腫瘤內浸潤。LINC遞送的NLG919可抑制IDO-1活性，從而逆轉ITM。LINC介導的免疫聯合治療顯著抑制腫瘤生長和肺轉移。此外，LINC誘導持續的免疫記憶以防止腫瘤復發。總之，該研究初步證明光誘導自放大策略在改善藥物遞送效率和提高癌癥免疫療法方面的潛力。

文獻鏈接：Self-Amplified Drug Delivery with Light-Inducible Nanocargoes to Enhance Cancer Immunotherapy（Adv. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adma.201902960）

本文由CQR編譯。

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