仿高密度脂蛋白纳米载药系统在肝癌免疫治疗中的研究

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肝癌(HCC),作为全球死亡率第三高的疾病,对人类健康造成了很大的威胁,其治疗方法十分有限,目前针对HCC的治疗手段在延长患者的生存周期(PFS)方面的效果也不是很理想。所以,在HCC的研究中,如何延长其患者的PFS是一个亟待解决的问题。在HCC的临床治疗当中,对于癌症发现时已处于中晚期从而无法通过手术进行切除的病人来说,肝动脉化疗栓塞(TACE)是较常用治疗方式,但这种方式也只能应用于肝功能健全的HCC患者的治疗当中,该方法可使患者的中位生存周期延长至大概26个月。对于HCC中晚期患者,使用索拉非尼进行的化学治疗是一种可选择的治疗方法,但这也只能够使患者生存周期延长到五个月。此外,对于使用索拉非尼治疗的其中一部分晚期患者来说,使用抗PD-1(programmed cell death protein-1)抗体的免疫治疗方法可以适当延长生存周期,但是在三期临床实验(Keynote-240)中该效果也并不理想,推测这个结果可能与肝肿瘤中免疫抑制微环境有关。而且,在化学治疗过程中,为了达到理想治疗效果的重复给药,还有可能会增加药物对于非靶向正常器官的毒性从而造成治疗过程中药物对机体产生的副作用。此外,正如前文所述,使用PD-1抗体治疗的HCC患者可以适当延长生存周期,但是对于肝癌中晚期患者来说,由于肝细胞癌本身具有很强的异质性,PD-1抗体免疫治疗的应答率很低(90%)。然后通过水化成膜的方法制备了空载及载药的sHDL,并使用电镜测定了sHDL的形貌和粒径,测定了电位。此外还在细胞水平研究了sHDL的细胞摄取以及在动物水平研究了体内分布。结果显示,在成功合成疏水性前药的基础上通过水化成膜的方式成功制备了sHDL,其粒径(~12nm),形貌,电势,体内分布长循环的性质,均与天然的HDL相似。所以,sHDL的可作为一个理想的,可调控性质的载体应用于肿瘤的免疫治疗当中。2.基于光热疗法的免疫治疗策略诱导ICD,激活肿瘤特异性免疫。使用光敏剂DiR和微管破坏剂mertansine(DM1)共载的方式制备mertansine-DiR-sHDL(MR-sHDL),DiR和小鼠干扰素基因激动剂(mouse stimulator of interferon genes(STING))vadimezan衍生物(VC)共载的方式制备VC-DiR-sHDL(VR-sHDL)。分别在体内,体外的水平研究了MR-sHDL,VR-sHDL的生物效应以及作用机制。结果表明两种sHDL在荷皮下Hepa1-6肿瘤的C57BL/6小鼠体内均可以诱导ICD,激活机体免疫系统。但是MR-sHDL的效果要逊色于VR-sHDL,做了相关的研究之后证明此结果是由于毒性较大的化疗药DM1在对肿瘤细胞产生毒性的同时也对免疫细胞产生了毒性,起到了一部分抑制免疫的作用。这表示与mertansine相比,细胞毒性较低的STING通路激动剂vadimezan更适合与光敏剂DiR联合使用,也为我们后续处方药物的搭配选择提供了思路。3.sHDL促进免疫记忆的形成以及与PD-1抗体联用延长荷瘤小鼠PFS的研究。通过评估sHDLs对小鼠HCC肿瘤的治疗作用来比较sHDLs对于荷瘤小鼠PFS的影响,与此同时,为了使sHDLs的药效更加显著,引入PD-1抗体来加强免疫治疗的效果。结果表明,与PBS组(PFS为0天)相比,MR-sHDL+可以延长PFS至20天,VR-sHDL+可延长小鼠PFS至28天,此外在与PD-1抗体联合使用之后的MR-sHDL+可延长PFS至20天,这与单独使用MR-sHDL+并无区别。但是,对于VR-sHDL+来说,与αPD-1联合使用之后,对于小鼠PFS延长的效果更加显著,在实验时间内没有观察到小鼠的肿瘤生长,且可以达到治愈肿瘤的效果。另外还评估了两种sHDL对于机体免疫记忆形成的影响,结果表明,两种sHDL对于促进免疫记忆均有不同程度的积极作用,通过sHDL的治疗可以增加小鼠脾脏内TEM百分比,分别为1.33倍(MR-sHDL+)以及1.88倍(VR-sHDL+),而且,实验证明利用VR-sHDL++αPD-1处方治愈的小鼠,可获得长期的抗肿瘤免疫。4.sHDL与肿瘤微环境中细胞相互作用的研究。以包载DiD的sHDL(D-sHDL)和包载DiD的PEG-PLGA纳米粒(D-PEG-PLGA)作为两个模型载体,探究sHDL通过SR-B1受体介导的途径对Hepa1-6肿瘤微环境中各细胞的亲和力的区别。结果证明,sHDL对于肿瘤微环境内的M2和Hepa1-6肿瘤的亲和力最强,且sHDL与肿瘤内细胞亲和力的强弱的顺序与细胞表面SR-B1受体表达的强弱趋势一致。同时,对于非特异性的模型粒子D-PEG-PLGA,各种细胞对其的摄取并没有显著的差异。为了验证这一结论,采用了体外诱导巨噬细胞的方式,加入相应的细胞因子诱导骨髓来源的小鼠巨噬细胞,经验证,体外诱导的骨髓来源巨噬细胞表达了与小鼠肿瘤内巨噬细胞相同的表面抗原,而且具有相同的分泌特定细胞因子的能力。同时测定了体外诱导获得的小鼠巨噬细胞表面SR-B1受体的表达水平以及对于D-sHDL的摄取能力,获得了体内外一致的结果。5.VG-sHDL的制备,表征和其对于单核细胞以及肿瘤微环境的调控作用研究。通过从小鼠骨髓中提取单核细胞,加细胞因子诱导的方式来体外获得小鼠骨髓来源的免疫细胞,包括巨噬细胞(M1,M2),树突状细胞(DC),骨髓来源的抑制性细胞(MDSC)以及中性粒细胞。其中巨噬细胞包括两种不同的压型,分别为M1和M2。MDSC包含两种不同形态的压型,分别为多形核(PMN-MDSC)和单核(M-MDSC)。在体外测定了游离药吉西他滨(Gem),吉西他滨油酸酯(Gem E),Gem E-sHDL(G-sHDL),VC-sHDL(V-sHDL)以及Gem E-VC-sHDL(VG-sHDL)对于单核细胞分化的影响,结果表明,G-sHDL与VG-sHDL可以增加M1/M2的比例,另外,与PBS相比,G-sHDL与VG-sHDL分别能够增加M1的数量至PBS组的3.9和3.1倍。后续为了探究导致M1/M2比例增加现象的原因,又针对处方对于巨噬细胞的毒性以及对M2向M1分化过程的影响进行了研究。结果表明,含有Gem的处方对于M1的毒性要显著的低于M2,含有VC的处方对于M1和M2的毒性均很小。同时,又证明了Gem对于M2向M1的分化并没有明显的促进作用。所以得到的结论为Gem可以通过特异性的杀死M2从而达到特异性调控肿瘤免疫抑制微环境的目的。基于上述体外实验的结论,我们又证明了含有Gem的处方在体内条件下也可以通过特异性减少肿瘤微环境中的M2数量来达到促进免疫的作用,同时证明了Vadimezan同样是获得理想治疗效果的过程中不可或缺的一个重要因素,即其可以通过促进机体免疫激活以及增加肿瘤内免疫细胞的浸润来达到增强免疫治疗效果的目的。最后也测定了一些相关的细胞因子与趋化因子来进一步佐证了上述结论。6.VG-sHDL抗肿瘤以及特异性免疫记忆的形成效果的研究。在荷Hepa1-6皮下肿瘤的C57BL/6小鼠模型上评估了上述六个处方的药效,其中VG-sHDL对于HCC肿瘤的药效最为显著,可在给药后的第16天使肿瘤完全消除,同时,与其它单独治疗的组别相比,VG-sHDL能够显著的延长荷瘤小鼠的生存周期。基于上述VG-sHDL对于肿瘤治愈的效果,我们评估了sHDLs对于机体形成抗肿瘤免疫记忆效果的影响,测定了给药后21天小鼠脾脏内TEM的比例,经过VG-sHDL治疗的小鼠脾脏内TEM可以增加至PBS组的3.42倍,且具有长期的特异性抗肿瘤免疫记忆,防止了肿瘤的复发。上述结果证明了VG-s HD具有很强抑制肿瘤,促进记忆细胞形成以及形成特异性免疫记忆的作用。本课题基于仿高密度脂蛋白纳米载药系统,分别设计了以PTT为基础的光热-免疫联合治疗以及能够特异性调控TIME中M2相关的免疫抑制微环境的Gem为基础的免疫治疗这两种具有促进HCC免疫治疗效果的方案。其中,所构建的VR-sHDL能够通过光热疗法产生的热效应,产生大量ICD,诱发强烈的特异性抗肿瘤免疫。同时,通过MR-sHDL与VR-sHDL的比较,阐明了药物联用时所需要注意的关系以及其中的影响。所构建的VG-sHDL又从另一个角度出发,通过特异性调节了TIME中M2的途径来实现了HCC免疫治疗效果的增强。两种策略对于HCC均有很好的疗效,且诱发了肿瘤特异性的免疫记忆,防止了肿瘤的复发,延长了PFS。本课题为无法手术的HCC的临床免疫治疗提供了新思路,强调了重视药物搭配与机体中免疫细胞相互作用的重要性,阐明了sHDL与TIME中各免疫细胞的相互作用以及对于肿瘤免疫抑制微环境调控的机制,突出了在处方设计之前了解载体与机体之间相互作用的重要性。提供了一个可促进HCC免疫治疗效果的基于sHDL的仿生高密度脂蛋白纳米载体平台。对于HCC的临床免疫治疗具有重要的意义。
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