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Advanced Materials | Bi-Functional Topospecific Nanoparticles to Promote Immune-Tumor Cell Engagement as A New Immunotherapeutic Strategy

Advanced Materials | Bi-Functional Topospecific Nanoparticles to Promote Immune-Tumor Cell Engagement as A New Immunotherapeutic Strategy
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该研究开发了一种新型Janus纳米平台(J-pHLIP-PD1),通过在不同表面精确修饰pHLIP肽和抗PD-1抗体,有效促进免疫细胞与肿瘤细胞的结合,恢复细胞间通讯,从而显著增强抗肿瘤免疫反应。该平台在体外和体内均表现出优异的免疫激活能力,同时避免了传统双特异性T细胞衔接疗法中常见的细胞因子释放综合征,为癌症免疫治疗提供了新思路。

 

文献概述

本文《Bi-Functional Topospecific Nanoparticles to Promote Immune-Tumor Cell Engagement as A New Immunotherapeutic Strategy》发表于《Advanced Materials》,研究提出了一种新型免疫-engager纳米系统,通过同时靶向肿瘤细胞和T细胞,促进免疫突触样结构的形成,从而诱导免疫原性细胞死亡并增强抗肿瘤免疫反应。该研究在体外和体内模型中验证了J-pHLIP-PD1纳米颗粒的治疗潜力,特别是在转移性黑色素瘤模型中显著减少了肺转移病灶,并提高了CD8+ T细胞的浸润水平。

背景知识

癌症免疫治疗近年来取得了显著进展,其中细胞毒性T细胞在识别和清除肿瘤细胞中发挥核心作用。然而,肿瘤细胞通过多种机制逃逸免疫监视,导致免疫突触形成受阻,限制了T细胞的抗肿瘤活性。目前的双特异性T细胞衔接器(BiTE)在血液系统恶性肿瘤中取得了一定成功,但在实体瘤中的疗效受限,主要由于其分子量小、半衰期短、易引发细胞因子释放综合征(CRS)等缺点。因此,开发一种新型、稳定、具备空间定向功能的纳米平台,以恢复免疫细胞与肿瘤细胞的物理接触,成为本研究的切入点。J-pHLIP-PD1纳米颗粒通过在酸性微环境中稳定结合肿瘤细胞膜,并通过抗PD-1抗体招募T细胞,从而构建稳定的免疫突触,激活T细胞并诱导肿瘤细胞凋亡,具有良好的生物相容性和可调性,为癌症免疫治疗提供了创新解决方案。

 

提供多种靶点人源化小鼠模型,支持代谢性疾病、肿瘤免疫、神经系统疾病等领域研究,助力药物开发和靶点验证。

 

研究方法与实验

该研究设计并合成了Janus金-介孔二氧化硅纳米颗粒(J-pHLIP-PD1),其介孔二氧化硅一侧共价连接pHLIP肽,可在酸性环境中插入肿瘤细胞膜;金面则偶联抗PD-1抗体,用于招募T细胞。通过TEM、STEM-EDX、DLS和流式细胞术等方法对纳米颗粒的结构、尺寸、表面化学修饰进行系统表征。随后,在体外共培养系统中评估纳米颗粒对SK-MEL-103黑色素瘤细胞和Jurkat T细胞结合能力的影响,并通过LDH释放、ATP检测、流式细胞术分析免疫细胞激活状态。在体内实验中,采用尾静脉注射B16-F10-Luc转移性黑色素瘤模型小鼠,评估纳米颗粒对肺转移的抑制效果及其对T细胞浸润的影响。

关键结论与观点

  • J-pHLIP-PD1纳米颗粒在酸性环境中可稳定结合于肿瘤细胞膜,并有效捕获T细胞,促进免疫突触样结构的形成。
  • 在体外共培养实验中,J-pHLIP-PD1显著提高了肿瘤细胞的死亡率,并诱导了免疫原性细胞死亡的标志物,如ATP释放和Granzyme B、IFN-γ、TNF-α的增加。
  • 体内实验显示,J-pHLIP-PD1治疗组肺转移病灶减少5.8倍,且未引发显著的细胞因子释放综合征(CRS)。
  • 流式细胞术和组织病理学分析进一步证实,J-pHLIP-PD1处理组肺中CD8+ T细胞浸润显著增加,表明其具备良好的免疫激活能力。
  • 对照组纳米颗粒(如J-PD1、J-pHLIP、JR-pHLIP-PD1)在体内外实验中均未表现出显著疗效,强调了空间定向功能化的关键作用。

研究意义与展望

本研究提出了一种新型Janus纳米平台,通过空间定向功能化实现免疫细胞与肿瘤细胞的稳定结合,为癌症免疫治疗提供了一种通用且可扩展的策略。该平台不仅避免了传统BiTE疗法中的工程复杂性和CRS风险,还可通过表面修饰携带其他治疗分子(如免疫检查点抑制剂、细胞因子、药物等),实现联合治疗。未来研究可进一步拓展该系统至其他肿瘤类型,并探索其在个性化癌症疫苗和T细胞工程中的应用潜力。

 

提供免疫缺陷小鼠模型,包括NOD-Scid、C-NKG等,适用于异种移植、肿瘤药效评价及免疫治疗研究。

 

结语

本研究成功构建了一种具有空间定向功能化的Janus纳米颗粒(J-pHLIP-PD1),其能够在酸性肿瘤微环境中稳定锚定,并通过抗PD-1抗体招募细胞毒性T细胞,恢复免疫细胞与肿瘤细胞的物理连接,促进免疫突触形成,从而增强抗肿瘤免疫反应。在体外,该纳米颗粒显著提高T细胞介导的肿瘤细胞死亡,并诱导免疫原性死亡信号;在体内,J-pHLIP-PD1治疗组显著抑制肺转移并增强T细胞浸润。该系统在安全性方面优于传统双特异性抗体疗法,且具备模块化改造潜力,为下一代癌症免疫治疗策略的开发提供了新方向。通过合理设计,该平台有望扩展至多种肿瘤免疫治疗场景,如联合靶向治疗、疫苗递送、基因编辑T细胞治疗等,具有良好的临床转化前景。

 

文献来源:
Alba Ortuño‐Bernal, Sandra Clara‐Trujillo, Elena Lucena‐Sánchez, Alba García‐Fernández, and Ramón Martínez‐Máñez. Bi‐Functional Topospecific Nanoparticles to Promote Immune‐Tumor Cell Engagement as A New Immunotherapeutic Strategy. Advanced Materials (Deerfield Beach, Fla.).
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