ACS Nano: 近紅外光激發PDT與檢查點阻斷結合用于結腸直腸癌的免疫療法

【背景介紹】

光動力療法（PDT）是通過光敏劑在光的作用下產生活性氧（ROS）來殺死癌細胞，同時還可以激發抗腫瘤的免疫反應。然而傳統的PDT使用的是可見光，不能治療深處的腫瘤，并且產生的免疫反應不足以抑制腫瘤的生長。

【成果簡介】

最近蘇州大學的許利耕、彭睿和劉莊（共同通訊作者）將光敏劑Ce6和免疫佐劑咪喹莫特（R837）加載到上轉換納米顆粒的表面（UCNPs），當用980nm近紅外光照射時，Ce6產生PDT，同時在R837的作用下產生抗癌的免疫反應，再加上檢查點阻斷藥物的作用可以有效消除被光照的腫瘤以及光照不到的遠距離腫瘤。同時這種療法還有長期的免疫記憶功能，防止腫瘤的再生。

【圖文導讀】

圖1 UCNP-Ce6和UCNP-Ce6-R837的表征

（a）制備UCNP-Ce6-R837的示意圖；

（b）UCNP-Ce6-R837的TEM照片；

（c）Ce6、UCNP-Ce6、UCNP-Ce6-R837的紫外-可見吸收光譜；

（d）UCNP-Ce6和UCNP-Ce6-R837在980nm激光照射下的上轉換熒光光譜。插圖是 UCNP-Ce6-R837在980nm激光照射下的照片；

（e）Ce6、 UCNP-Ce6和UCNP-Ce6-R837在980nm光照射下產生單線態氧隨時間的變化。

圖2 UCNP-Ce6-R837在體外的PDT和免疫激活效應

（a）用UCNP-Ce6和UCNP-Ce6-R837 培養的CT26腫瘤細胞在980nm光照射后的共聚焦熒光圖；

（b，c）CD86和CD80的表達量；

（d） IL-12p40 和TNF-α在DC懸浮液中的分泌量

圖3 體外的transwell系統實驗

（a）transwell系統的實驗裝置圖；

（b）CD86 和CD80 在體外transwell系統實驗中的含量；

（c）CD86 和CD80在DCs表面的含量；

（d）IL-12p40 河TNF-α 在DC懸浮液中的分泌

圖4 基于UCNP-Ce6-R837的體內PDT誘導DC熟化和刺激促發炎細胞活素的表達

（a）由基于UCNP-Ce6-R837的PDT觸發的免疫反應的示意圖；

（b，c）基于UCNP-Ce6-R837的PDT誘導的DC熟化；

（d-f）用UCNP-Ce6-R837進行PDT治療3天后老鼠血漿中 IL-12p40、IFN-γ和TNF-α的濃度

圖5 基于UCNP-Ce6-R837的PDT與CTLA-4 檢查點阻斷結合療法的抗癌免疫效應和相應的機制

（a）試驗示意圖；

（b，c）經不同治療后原發腫瘤和遠距離腫瘤的生長曲線；

（d，e）在15天時遠距離腫瘤中 CD8+ T細胞和CD4⁺FoxP3⁺效應T細胞（Treg）的比率；

（f）15天時不同組的遠距離腫瘤中的CD8⁺ CTL與Treg的比例；

（g） IFN-γ 細胞活素在老鼠中的水平

圖6 經基于UCNP-Ce6-R837的PDT治療后的免疫記憶效應

（a）評估免疫記憶效應的試驗設置；

（b）PDT或手術切除第一次的腫瘤30天后再移植腫瘤時的生長曲線；

（c）不同處理后老鼠的存活曲線；

（d）脾中效應T細胞的的比例；

（e）再移植腫瘤7天后老鼠血液中的細胞活素的含量

圖7 PDT與CTLA-4檢查點阻斷療法的機制總結

UCNP-Ce6-R837納米顆粒在近紅外光的照射下有效的光動力摧毀腫瘤。在佐劑的作用下產生的腫瘤相關的抗原可以促進強烈的抗腫瘤免疫反應，在CTLA-4檢查點阻斷的幫助下可以消除原發腫瘤、抑制遠距離腫瘤的生長，并且產生長期的免疫記憶。

【總結】

作者設計了一種納米顆粒將PDT與免疫療法結合，再輔以CTLA-4 檢查點阻斷療法，可以有效消除原發腫瘤、抑制遠距離腫瘤的生長，并且具有長期的免疫記憶效應。

文獻鏈接：Near-Infrared-Triggered Photodynamic Therapy with Multitasking Upconversion Nanoparticles in Combination with Checkpoint Blockade for Immunotherapy of Colorectal Cancer（ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b00715）

本文由材料人生物材料組陳昭銘供稿，材料牛編輯整理。

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