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伴随着免疫学、细胞生物学以及纳米科技的深入研究，肿瘤治疗性疫苗成为肿瘤治疗的新型治疗手段。其具有适用范围广以及副作用低的特点，因此发展潜力巨大。本论文针对肿瘤治疗性疫苗领域存在的生物安全性低、肿瘤抗原无法进行主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）Ⅰ提呈、肿瘤微环境抑制免疫反应等关键问题，结合仿生领域最新理论突破和技术创新，分别提出和发展了“制备仿生型”抗原-碳酸钙疫苗体系和“功能仿生型”外泌体疫苗体系，均取得了理想的肿瘤治疗效果。 论文具体开展的研究工作如下: 1.发展抗原诱导碳酸钙结晶的方法，制备粒径均一且具有高效抗原装载能力的抗原-碳酸钙纳米球，并对其树突状细胞(dendritic cell，DC)活化效果进行系统评价。模拟自然界的生物矿化过程，利用模型抗原鸡卵清白蛋白(Ovalbumin，OVA)对碳酸钙的结晶过程进行诱导，成功制备出粒径均一(～500nm)、OVA装载率高达19.6％的球霰石晶型碳酸钙纳米球OVA@NP。体外研究结果表明，OVA@NP具有良好的生物安全性，可以高效递送抗原进入DC内部，充分激活DC，并实现高效的MHCⅠ抗原提呈效果。 2.深入研究了0VA@NP诱导抗原发生MHCⅠ交叉提呈的胞内机制，并基于小鼠肿瘤模型考察其在肿瘤治疗方面的表现。OVA@NP被DC摄取进入溶酶体后，依靠其独特的晶型结构，在弱酸性溶酶体内部发生快速酸解，释放大量二氧化碳(carbon dioxide，CO2)，涨破溶酶体，促进MHCⅠ交叉提呈。与此同时，物理性CO2气压胁迫细胞产生自噬，进一步增强MHCⅠ交叉提呈效果。OVA@NP注射到小鼠体内后可以有效募集抗原提呈细胞(antigen presenting cell，APC)至注射部位摄取抗原，促进CD8T细胞大量增殖并提升其在肿瘤组织的浸润，明显抑制了肿瘤的生长，显著延长了荷瘤小鼠的生存期。 3.提出一种具有免疫激活及肿瘤微环境双效调节能力的外泌体型仿生肿瘤疫苗构建新策略，成功制备该疫苗并确认了其淋巴结及肿瘤双靶向效果。通过巨噬细胞对肿瘤细胞核的内吞，实现了肿瘤抗原在巨噬细胞上的内源性表达;脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)的协同刺激进一步激活了巨噬细胞表面共刺激分子的表达，并将巨噬细胞向具有抗肿瘤作用的M1型巨噬转化。通过差速离心法，获得了携带肿瘤抗原、MHCⅠ分子、共刺激分子及激活型细胞因子的仿生APC杂合外泌体(nucleus-lps-exosome，nc-lps-exo)。通过荷瘤小鼠体内示踪实验，证明了nc-lps-exo良好的淋巴结和肿瘤双靶向能力。 4.分别考察了ne-lps-exo在淋巴结内的免疫激活效果及在肿瘤部位的微环境改善能力。靶向到淋巴结的nc-lps-exo，一部分通过被APC摄取的方式激活APC，继而激活T淋巴细胞增殖;另一部分nc-lps-exo则结合在T细胞表面，直接激活T淋巴细胞增殖。靶向到肿瘤部位的nc-lps-exo约四分之一与肿瘤相关巨噬相互作用，促使其向M1型巨噬转化;同时nc-lps-exo降低了调节性T细胞(regulatory T cells，Treg)在肿瘤部位的浸润，提升了细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T lymphocytes，CTL)的肿瘤浸润比例，有效地改善了免疫抑制性的肿瘤微环境。 5.确认了ne-lps-exo的生物安全性，并基于多种小鼠肿瘤模型，系统全面地评价了该杂合外泌体疫苗在肿瘤治疗方面的表现。体内实验结果证明，杂合外泌体疫苗的注射不会引发肿瘤产生及组织器官的损伤，具有良好的生物安全性。在抗肿瘤原位生长效果考察中发现，杂合外泌体疫苗对于E.G7淋巴瘤和Muc1-B16黑色素瘤均有良好的肿瘤抑制效果，显著延长了小鼠的生存期。杂合外泌体疫苗与程序性死亡因子-1（programmed death-1，PD-1）抗体联合使用后，对Muc1-B16黑色素瘤细胞在肺脏、心脏及肾脏的转移展现了良好的预防效果，并有效地防止了Muc1-B16黑色素瘤手术切除后原位的复发及肺转移情况。