癌症预防仍然是一个关键的公共卫生挑战，因为恶性肿瘤的发展往往在临床检测之前已经悄无声息地持续了很长时间[1,2]。传统的癌症预防方法主要集中在生活方式的改变和早期筛查上；然而，这些策略难以解决癌症的分子起源问题[3,4]。近年来，利用免疫系统力量来预防癌症发展的免疫预防方法成为了一种有前景的策略[[5], [6], [7], [8], [9], [10]]。在各种免疫预防策略中，针对肿瘤相关抗原（TAAs）的癌症疫苗在恶性肿瘤形成之前诱导特异性和持久的抗肿瘤免疫方面显示出巨大潜力[[11], [12], [13], [14], [15]]。然而，癌症预防疫苗的临床效果面临诸多挑战，包括自身抗原的免疫原性低、抗原呈递不足以及递送方法不佳，导致无法有效激活肿瘤特异性T细胞反应[[16], [17], [18], [19], [20], [21]]。因此，选择一种兼具肿瘤特异性和免疫原性的合适TAAs对于开发成功的癌症预防疫苗至关重要。
迄今为止发现的众多TAAs中，Survivin作为凋亡抑制蛋白家族的一员，因其理想的癌症预防靶点而受到了广泛关注[[22], [23], [24], [25]]。这种16.5 kDa的蛋白质在大多数人类恶性肿瘤中高度表达，而在分化成熟的组织中表达量极低，从而降低了自身免疫毒性的风险[26,27]。Survivin在细胞分裂和凋亡抑制中起着关键作用，其过度表达与多种癌症的不良预后和治疗抵抗性相关。尽管Survivin主要存在于细胞内部，但其衍生的肽段可以通过MHC I类分子在肿瘤细胞表面被处理和呈递，从而被细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）识别[[28], [29], [30]]。然而，仅有合适的抗原是不够的；有效的抗原呈递和免疫激活同样对于引发强烈的抗肿瘤反应至关重要。
为了解决这一基本问题，作为专业抗原呈递细胞的树突状细胞（DCs）在启动和调节适应性免疫反应中起着关键作用[19,31,32]。最近的研究表明，携带MHC-肽复合物和共刺激分子的小型细胞外囊泡（30–150 nm）可以作为强大的无细胞疫苗[[33], [34], [35]]。与传统基于细胞的疫苗相比，这些外泌体具有稳定性更高、储存更方便以及能够直接与淋巴器官中的T细胞相互作用的优势[36,37]。此外，加入免疫刺激信号（如I型干扰素）可以显著提高基于外泌体的疫苗的免疫原性[[38], [39], [40], [41]]。然而，即使是最有效的疫苗配方，如果没有适当的递送系统来确保这些免疫原性信号到达目标免疫细胞（即淋巴组织中的免疫细胞），也无法实现治疗效果。
鉴于这一关键的递送挑战，本研究结合了纳米技术、免疫工程和经皮递送方法，开发了一种高效的Survivin靶向癌症疫苗。我们设计了一种新型纳米刺激剂（nano-IS3），其中包含编码Survivin的质粒DNA（pDNA-S）、分支聚乙二醇胺（PEI, 25 kDa）以及表达干扰素-β（IFN-β）的工程大肠杆菌（E. coli）原生质体（nano-IP），以激活小鼠树突状细胞（DC2.4）。由此产生的DC衍生的外泌体（IdE@S）通过其表面的MHC-I分子呈现Survivin衍生肽段，并富含共刺激分子（CD80/CD86），随后被装载到由环糊精（SCD）和聚乙烯醇（PVA）制成的机械强度高的微针贴片（MN）中。这些微针（HdMN-IdE@S）具有超过800 μm的尖端高度，非常适合穿透密集的真皮层，将有效载荷直接递送到富含间质液的皮下空间，从而快速引流到淋巴结，在那里它们可以直接激活Survivin特异性T细胞反应（图1）。通过协同解决抗原选择、免疫激活和靶向递送的挑战，我们的方法提供了一种微创且患者友好的疫苗接种方式，有助于推进基于TAAs的免疫预防策略的临床转化，以实现长期无癌状态。
