研究背景与目的近年来,癌症、传染性疾病、终末期的器官衰竭等重大疾病对人类健康的威胁日益显著,因此急需发展新的治疗措施来应对这些威胁。免疫疗法作为近年来新兴的一种治疗方式,是通过调动机体自身的免疫力量达到疾病治疗作用,具有治疗效果明显、毒副作用小、作用范围广泛、可以持久响应等优势。但是,其也存在着诸多问题亟待解决,例如病灶区域免疫微环境往往组成成分复杂,精准调控免疫细胞功能较难,以及药物缺乏靶向性等。近年来快速发展的纳米技术为有效调控免疫细胞功能、提高免疫治疗效果提供了新的解决方案。纳米药物载体的成分、尺寸、表面性质等对其体内命运和药物递送效果都将产生影响。因此,通过调节纳米药物载体的性质可实现对特定免疫细胞的药物递送,从而改变这些细胞的生物学功能,实现调控免疫系统作用,达到提高疾病治疗效果的目的。研究方法与结果针对肿瘤免疫治疗及抗移植免疫排斥过程中免疫系统功能调节的需要,设计并开发出了不同的治疗策略用于相应疾病的治疗,分为四个部分:(1)制备了基于红细胞膜的靶向巨噬细胞递送药物的纳米囊泡。首先,在体外对纳米载药囊泡的形貌进行表征并证明了其具有长期稳定性。其次,在体外证明了其增强巨噬细胞的药物递送,诱导巨噬细胞的凋亡,以及在体内实现巨噬细胞的靶向清除,研究了这种靶向药物递送策略的高效性和安全性。我们首次通过实验验证了CD47分子在基于红细胞膜的纳米载体的体内长循环性质中的关键作用。我们的研究工作为靶向巨噬细胞进行药物递送提供了一种新思路。(2)制备了一种聚乙烯亚胺-DNA-聚乳酸-羟基乙酸共聚物微米颗粒,发现该微米颗粒能实现细胞内涵体/溶酶体高效逃逸。利用该微米颗粒可以在体内、外将CRISPR/Cas9基因编辑系统递送到巨噬细胞和树突状细胞等抗原提呈细胞中,对靶基因GITRL进行高效敲除,实现下调GITRL基因的表达,改变调节性T细胞与抗原提呈细胞的相互作用,从而实现诱导免疫耐受,并证明了这种治疗策略可显著延长同种异基因移植皮肤的存活时间。(3)合成了一种末端由马来酰胺基团修饰的PEG化多聚赖氨酸(Mal-PEG-PLL),并通过静电相互作用与鱼精蛋白和小鼠IL-12表达质粒结合,形成Mal-PEG-PLL-pro-IL12纳米颗粒。体外实验结果证明该纳米药物载体可利用马来酰胺基团与CD8~+T细胞膜表面蛋白的自由巯基(-SH)之间的反应,实现高效地与T细胞膜表面蛋白进行连接。这种纳米载体与T细胞的结合并不影响T细胞的生物学功能;体内实验证明利用肿瘤特异性T细胞可以将包载IL-12质粒的纳米载体高效、靶向递送到肿瘤部位。在小鼠EG-7淋巴瘤治疗实验中,证明了该治疗策略能显著抑制肿瘤生长,并体现了协同增效的作用。(4)制备了一种末端由马来酰胺基团修饰的生物可降解三嵌段聚合物(mPEG-b-PCL-PHEP-Mal),制备的纳米胶束高效包载分子靶向药物索拉菲尼。利用马来酰胺基团与CD8~+T细胞膜表面蛋白的自由巯基之间的反应,将包载索拉菲尼的纳米载体连接到CD8~+T细胞表面,并靶向递送到肿瘤部位,从而改善肿瘤免疫抑制微环境,提高T细胞对肿瘤细胞的杀伤效果。体内、外的实验结果证明,该治疗策略能显著抑制肿瘤生长,体现了化疗与免疫治疗结合的优势。研究结论通过上述研究,我们获得了四种分别针对癌症和移植免疫排斥进行治疗的免疫治疗策略。因此,通过对纳米药物载体性质的合理设计,有望开发出安全、高效的基于纳米药物载体的免疫治疗新策略,为提高人类重大疾病的治疗效果提供有力武器。