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    IVIS视角 | 穿上 “细胞膜吉利服”的纳米载体在体内必将威力大增

    发布:珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司
    浏览次数:245

          众所周知,多功能纳米载体可以有效识别肿瘤细胞并且在体外具有良好的抗肿瘤效果。但是目光转向体内,这些纳米载体往往在免疫系统的攻击下集体失灵。因为,人体免疫系统将会感知纳米载体的入侵,并且非常努力的把我们精心设计的载体清除掉。一旦纳米载体被清除掉,药物就很难到达目标肿瘤区域,很难实现杀伤肿瘤的效果。因此,纳米医学的一个非常重要的课题就是在不破坏免疫系统的前提下,让纳米载体躲避免疫系统的攻击。


          传统的解决方案我们都是通过在纳米载体表面携带各种伪装工具,尽量和免疫细胞捉迷藏,能躲则躲,绝不露面。但是这些载体也很容易迷路, 到达深层肿瘤部位的很少,并且在和免疫系统的斗智斗勇中,还会激发免疫系统产生新的抗体从而加速纳米载体的清除,因此很难达到治疗的效果。而随着仿生纳米医学的发展,科学家们可以让纳米载体穿上“吉利服”,不但可以在免疫系统中潜伏下来,还可以大摇大摆的从免疫细胞的眼皮底下蒙混过关,发挥极大功效。这种“吉利服”就是细胞膜提取物,不同种类细胞提取的细胞膜包覆在纳米载体表面还可以表现出特殊的功效,像红细胞膜或者一些免疫细胞膜可以提高纳米载体的体内循环时间,肿瘤细胞膜可以特异识别同源肿瘤等。穿上“细胞膜吉利服”之后,纳米载体将显现各方面的优势和潜力,从而成为近年来多功能纳米载体领域的研究热点之一。

    1、T细胞膜包裹下仿生纳米药物的免疫识别增强

          通过糖代谢技术,获取嵌入叠氮基团(N3)的功能化T细胞,并提取功能化T细胞膜包裹在吲哚菁绿/聚合物纳米载体表面,构建仿生纳米光敏剂。功能化T细胞膜上不但原本的抗原受体可以赋予纳米光敏剂识别肿瘤细胞的能力,并且N3基团可以识别肿瘤细胞糖代谢靶点,从而实现纳米载体在肿瘤内部的富集,通过小动物光学成像可以清楚的看到T细胞膜包裹下仿生纳米药物在肿瘤部位的靶向作用,从而进一步实现肿瘤的精准可视化治疗。

     

    功能化T细胞膜仿生纳米颗粒实现特异性的肿瘤靶向和精准光热治疗

    参考文献:T Cell Membrane Mimicking Nanoparticles with Bioorthogonal Targeting and Immune Recognition for Enhanced Photothermal Therapy.  Advanced Science. 2019: 1900251.

    2、生物学重编程全抗原细胞膜助力纳米疫苗的研发

          将肿瘤细胞和树突细胞融合细胞的生物学重编程细胞膜包覆在金属有机化合物表面,构建肿瘤疫苗可以在融合细胞膜表面表达大量免疫刺激分子,从而使得包裹融合细胞膜的纳米载体像抗原呈递细胞一样直接作用T细胞从而激活免疫反应。通过小动物光学成像,可以看到重编程细胞膜包覆的纳米载体在体内长循环到达肿瘤部位的过程。到达肿瘤部位的纳米载体还可以被树突细胞识别,从而诱导树突细胞成熟,增强免疫效果,最终消除肿瘤,从而拓展肿瘤治疗平台。

     

    生物学重编程细胞膜包裹纳米载体的过程以及肿瘤免疫的激活

    参考文献: Cytomembrane nanovaccines show therapeutic effects by mimicking tumor cells and antigen presenting cells. Nature Communications. 2019, 10(1): 3199.

    3、肿瘤细胞膜包裹的黑磷纳米载体拓宽光热肿瘤免疫治疗

          手术切除的肿瘤组织含有对患者特异性的新抗原,是成为制备个体化肿瘤疫苗最好的材料来源。作者利用细胞膜封装的方式在二维光热黑磷量子点(BPQDs)表面包裹肿瘤组织的细胞膜,从而制备具有光热效应的纳米肿瘤疫苗(BPQD-CCNVs),并且把纳米肿瘤疫苗和集落刺激因子(GM-CSF)装入热敏水凝胶中。皮下注射水凝胶后可以在红外光的作用下持续释放纳米疫苗以及集落刺激因子,招募并激活DC细胞,从而捕获肿瘤抗原并激活肿瘤特异性T细胞。同时,尾静脉注射PD-1抑制剂,阻断PD-1/PD-L1免疫检查点通路,增强T细胞抗肿瘤免疫应答效应。通过活体光学成像我们可以对肿瘤进行生物发光标记,从而长期连续监测肿瘤在体内的发展情况。实验结果表明通过光热免疫治疗可以有效清除实体肿瘤同时抑制术后转移的复发。

     

    (A)光热肿瘤免疫实验设计思路;

    (B)FITC标记的水凝胶在体内的降解情况;

    (C)个性化光热肿瘤免疫治疗可以有效抑制术后实体肿瘤的复发;

    (D)个性化光热肿瘤免疫治疗可以有效抑制术后肿瘤的转移。

    参考文献:Surgical Tumor-Derived Personalized Photothermal Vaccine Formulation for Cancer Immunotherapy. ACS nano. 2019, 13(3): 2956-2968.

    珀金埃尔默拥有先进的分子影像技术,其小动物活体成像系统为生物医学的各种研究领域(包括肿瘤、干细胞、传染病、炎症、免疫性疾病、神经疾病、心血管疾病、代谢疾病、基因治疗、纳米材料、新药研发、植物学等)提供了完整的成像解决方案

     

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    2019-08-02 16:43:57